Cinematic Rendering für die Chirurgie soll die Planung operativer Eingriffe effizienter und präziser machen

  • Evaluierungsstudie an der Chirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Erlangen
  • Klare Darstellung der Lagebeziehung von Tumorgewebe und Blutgefäßen kann die Chirurgen bei der Wahl der optimalen OP-Strategie unterstützen
Cinematic Rendering, eine neue Art der 3D-Visualisierung von Siemens Healthineers, zeigt klinische Bilder des menschlichen Körpers in zuvor nicht gekannter fotorealistischer Qualität. Die hyperreale Art der Darstellung erleichtert nicht nur die Kommunikation mit Patienten und zuweisenden Ärzten, sondern auch die Ausbildung des medizinischen Nachwuchses. In einer Evaluierungsstudie an der Chirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Erlangen wird derzeit eine der ersten Anwendungen im klinischen Umfeld prototypisch erprobt: „Cinematic Rendering für die Chirurgie“ soll die Operateure dank der klaren Darstellung der Lagebeziehung von Tumorgewebe und Blutgefäßen bei der Vorbereitung eines Eingriffs unterstützen, jeweils die optimale OP-Strategie zu wählen.

Cinematic Rendering, eine neue Art der 3D-Visualisierung von Siemens Healthineers, zeigt klinische Bilder des menschlichen Körpers in zuvor nicht gekannter fotorealistischer Qualität. Die hyperreale Art der Darstellung erleichtert nicht nur die Kommunikation mit Patienten und zuweisenden Ärzten, sondern auch die Ausbildung des medizinischen Nachwuchses. In einer Evaluierungsstudie an der Chirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Erlangen wird derzeit eine der ersten Anwendungen im klinischen Umfeld prototypisch erprobt: „Cinematic Rendering für die Chirurgie“1 soll die Operateure dank der klaren Darstellung der Lagebeziehung von Tumorgewebe und Blutgefäßen bei der Vorbereitung eines Eingriffs unterstützen, jeweils die optimale OP-Strategie zu wählen. Im Rahmen der Studie wird unter anderem evaluiert, inwieweit die Verwendung von Cinematic-Rendering-Bildern statt der bisher genutzten 2D-DICOM-Daten die Entscheidungen der Chirurgen und Onkologen schneller und zugleich verlässlicher macht. Für Siemens Healthineers ist die Chirurgie eines der strategischen Wachstumsfelder.

Der Verlauf der Blutgefäße ist insbesondere bei Tumoroperationen ein wichtiger Indikator für die Wahl der individuell geeigneten OP-Strategie. Bislang sind die Chirurgen neben dem vorbereitenden Studium der 2D-Daten aus vorangegangenen CT- oder MRT- Untersuchungen auf das Erfühlen und Abtasten der Gefäßverzweigungen während des Eingriffs angewiesen, um für den jeweiligen Patienten über das optimale Vorgehen entscheiden zu können. In Gesprächen mit Tumorboards und beratenden Gremien in Deutschland und den USA wurde im Vorfeld der Entwicklung der neuen Cinematic-Rendering-Applikation immer wieder der Wunsch nach einer spezialisierten Visualisierung an Siemens Healthineers herangetragen. Eine exzellente 3D-Darstellung wäre aus Sicht der Operateure ein entscheidender Vorteil bei der chirurgischen Behandlungsplanung. So könnten sie die Lagebeziehungen zwischen Organen, Tumorgewebe und den umgebenden oder den Tumor versorgenden Gefäßen schon vor dem Eingriff besser verstehen – und sicherstellen, dass die Blutzufuhr durch die richtigen Gefäßäste unterbunden wird.

Auf einen Blick werden die Lagebeziehungen deutlich

Prof. Dr. Robert Grützmann, Klinikdirektor Chirurgie am Universitätsklinikum Erlangen, an dessen Institut die Evaluierung des Prototyps läuft, nennt darüber hinaus weitere Vorteile, die sich in der Arbeit mit Cinematic Rendering für die Chirurgie abzeichnen. So sieht er etwa eine Demokratisierung des Tumorboards, in dem Ärzte verschiedener Fachrichtungen auf Basis der CT- und MRT-Bilder über jeden Patienten und den individuellen Therapieansatz entscheiden. „Dank der realitätsgetreuen Cinematic-Rendering-Bilder können alle Kollegen den Patientenfall auf einen Blick erfassen“, sagt Grützmann. „Das Ergebnis sind potentiell schnellere, objektivere und vertrauensvolle interdisziplinäre Therapieentscheidungen – und eine effektivere chirurgische Planung.“

Die Benutzeroberfläche des Prototyps ist auf Wunsch der Chirurgen sehr intuitiv und übersichtlich gehalten. „Entsprechend schnell und einfach lässt sich die Applikation nutzen, ein ganz wesentliches Kriterium für uns im klinischen Arbeitsablauf“, betont Dr. Christian Krautz, der die Evaluierung an der Chirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Erlangen leitet. Im Rahmen der Evaluierungsstudie werden Christian Krautz und seine Kollegen anhand von onkologischen Fällen auch die Frage beurteilen, in welchem Umfang sie mit Cinematic Rendering für die Chirurgie im Vergleich mit der OP-Planung anhand traditioneller CT-Bilder schneller zur optimalen OP-Strategie gelangen.

Hauptelemente des Prototyps sind unter anderem chirurgiespezifische Werkzeuge wie eine verschiebbare selektive Schnittebene: Diese macht es möglich, Gewebe virtuell zu entfernen, die Gefäße vor der Schnittebene aber anzuzeigen, um deren Lage relativ zum Tumor leichter zu erkennen. Neben dem großflächigen Cinematic-Rendering-Bild wird zusätzlich in einem kleineren Format das originale CT- bzw. MRT-Schnittbild angezeigt, sodass dem Anwender zusätzlich immer die gewohnte zugehörige Schnittbild-Ansicht zur Verfügung steht. Ebenso wichtig war den Chirurgen die fotorealistische Darstellung durch Cinematic Rendering, daher erscheinen beispielsweise die Knochen weiß, das Gewebe rot. Andererseits lassen sich Organe transparent darstellen, sodass etwa Form und Lage eines Lebertumors mit der zugehörigen Gefäßversorgung klar zu sehen sind, während die Leber selbst nahezu durchsichtig wirkt. Zudem können die Chirurgen Lesezeichen setzen, mit denen sie leicht zu relevanten Ansichten zurückkehren können. Im Fall von Pankreastumoren wiederum ist eine Art von Hybrid-Ansicht hilfreich, bei der die Cinematic- Rendering-Darstellung der Gefäße mit dem klassischen DICOM-Bild des Tumors unterlegt wird.

Neben der OP-Planung selbst bietet Cinematic Rendering für die Chirurgie möglicherweise auch Vorteile bei der Ausbildung des medizinischen Nachwuchses und insbesondere bei der Aufklärung der Patienten. Die leicht verständliche Visualisierung könnte dazu beitragen, dass sie etwaige Risiken und den geplanten Verlauf ihres jeweiligen Eingriffs besser nachvollziehen können.

1 Das Produkt befindet sich in der Entwicklungsphase und ist deshalb noch nicht käuflich zu erwerben. Die zukünftige Verfügbarkeit kann nicht garantiert werden.
Die in diesem Papier präsentierten Konzepte und Informationen basieren auf Forschungsergebnissen und sind nicht kommerziell erhältlich.
Die hierin enthaltenen Aussagen basieren auf Ergebnissen, die von Siemens-Kunden in deren jeweiligen spezifischen Nutzungsumfeld erzielt wurden. Es ist zu beachten, dass es kein „typisches“ Krankenhaus gibt und die Resultate von verschiedenen Variablen abhängen (wie z.B. der Größe des Krankenhauses, des Behandlungsspektrums, des Grads der IT-Integration). Aus diesem Grunde ist nicht gewährleistet, dass andere Kunden dieselben Ergebnisse erzielen werden.

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