Selbst komplexe kardiologische Operationen m眉ssen immer seltener am offenen Herzen durchgef眉hrt werden. Mittlerweile k枚nnen sogar Herzklappen kathetergest眉tzt 眉ber eine Arterie implantiert oder etwa Rhythmusst枚rungen durch eine so genannte Katheter-Ablation am Herzmuskel behoben werden. Daf眉r ist eine pr盲zise Navigation n枚tig, die sowohl die patientenspezifische Anatomie als auch Herzschlag und Atembewegungen ber眉cksichtigt. Im jetzt angelaufenen Projekt TRANSNAV wollen Forschende der 51本色 und des 51本色sklinikums Ulm mit Partnern aus der Industrie und von einem externen Forschungsinstitut ein multimodales Navigationssystem entwickeln. Dieses System soll Operierende von der Planung 眉ber die Durchf眉hrung bis zur Dokumentation bei solchen kathetergest眉tzten Eingriffen 眉ber Arterien (鈥瀟ransvaskul盲r鈥�) unterst眉tzen. Bei einem Gesamtvolumen von rund drei Millionen Euro f枚rdert das Bundesministerium f眉r Bildung und Forschung (BMBF) das Vorhaben f眉r zun盲chst drei Jahre mit 眉ber 1 850 000 Euro.
W盲hrend einige kathetergest眉tzte Herzuntersuchungen und -operationen mittlerweile zum Standard z盲hlen, gelten andere Interventionen als so komplex, dass sie nur von wenigen Experten durchgef眉hrt werden. Forschende um Professor Volker Rasche aus der Inneren Medizin II des Ulmer 51本色sklinikums und Professor Timo Ropinski vom Uni-Institut f眉r Medieninformatik wollen diese Eingriffe dank eines neuartigen Navigationssystems einer gr枚脽eren Patientenzahl zug盲nglich machen.
Ihr multimodales System soll erstmals alle Schritte von der Planung 眉ber die Durchf眉hrung bis zur Dokumentation umfassen und dabei die patientenspezifische Anatomie ber眉cksichtigen. 鈥濪er Abgleich individuell erstellter Gef盲脽- und Herzmodelle mit aktuellen R枚ntgendaten des Patienten sowie die Kompensation von Atem- und Herzbewegungen 鈥� unter anderem durch Miniatur-Ultraschallsondern sowie Deep Learning-Ans盲tze 鈥� machen den Eingriff hochpr盲zise鈥�, erkl盲rt Professor Rasche, Leiter der .
Medizinische Bildgebung trifft Informatik
Gegen眉ber derzeitigen Navigationshilfen hat das vom Physiker Volker Rasche und vom Informatiker Timo Ropinski geplante System weitere Vorteile. Bisher erfolgt die Kathetersteuerung 眉ber R枚ntgenfluoroskopie, woraus eine Strahlenbelastung f眉r Patienten entsteht und ein potenziell nierensch盲digendes Kontrastmittels eingesetzt werden muss. Dabei sind solche r枚ntgenbasierten Ans盲tze nicht in der Lage, die Position des Katheter r盲umlich darzustellen oder Organe der Patientinnen und Patienten abzubilden. 鈥濵it unserer Navigationshilfe kann die Strahlenbelastung und die Kontrastmittelgabe voraussichtlich deutlich reduziert werden. Durch die st盲ndige Dokumentation der r盲umlichen Position der Instrumente erwarten wir zudem eine Qualit盲tssteigerung sowie eine k眉rzere Operationsdauer鈥�, erl盲utert Professor Ropinski, Leiter der Forschungsgruppe 鈥濾isual Computing鈥�.
Bereits in drei Jahren wollen die Forschenden einen Demonstrator vorweisen, der auf Katheterarbeitspl盲tzen aller Hersteller anwendbar sein soll 鈥� auch in den Gebieten Radiologie und etwa Neurologie.
Forschende um Professor Rasche werden vor allem ihre Expertise im Bereich Bewegungskompensation sowie dreidimensionale Herz- und Gef盲脽modelle in das Vorhaben einbringen. Der Schwerpunkt von Professor Ropinski und seiner Arbeitsgruppe liegt hingegen auf der visuellen Datenanalyse sowie auf der Planung von operativen Eingriffen und der Navigation w盲hrend des Eingriffs. Dazu werden Techniken aus den Bereichen Deep Learning und 3D Visualisierung weiterentwickelt und eingesetzt.
Starke Partner aus Forschung und Wirtschaft
Im Projekt TRANSNAV (3D Multimodales Navigationssystem f眉r Transvaskul盲re Interventionen) stehen den Ulmer Wissenschaftlern starke Partner zur Seite. Die Gesamtkoordination liegt bei der aus Heidelberg, einem Dienstleister im Bereich medizinischer Bildgebung, der mit spezialisierten Software-L枚sungen klinische Studien unterst眉tzt und Abl盲ufe der Bilddaten-Prozessierung optimiert, beispielsweise durch bildbasiertes Tracking sich bewegender Organ-Strukturen in Echtzeit. Die Forschergruppe wird durch die aus Berlin erg盲nzt, einem Spezialisten f眉r Softwarel枚sungen rund um 3D-Produktdesign und bildgest眉tzte 3D-Therapieplanung.
Das Konsortium wird durch das abgerundet. Das Institut bringt seine langj盲hrige Expertise im Bereich klinische Entscheidungsunterst眉tzung und bildgest眉tzte Therapien mit der Entwicklung intelligenter Algorithmen zur 3D Modellierung von Organen, Bewegungsanalyse und Bewegungskorrektur ein.
Text & Medienkontakt: Annika Bingmann