Dienstag, 25. Juni 2019
Navigation öffnen
Anzeige:

SchwerpunktAugust 2017

01. August 2017
Seite 1/3
Minimalinvasive Handchirurgie: Trainingssystem für chirurgische Eingriffe an komplexen Knochenstrukturen

Bei hochkomplexen chirurgischen Eingriffen am Knochen ist es äußerst wichtig, Verletzungen von Risikostrukturen zu vermeiden. Um solche Eingriffe sicher und fehlerfrei durchführen zu können, ist eine langjährige Erfahrung sowie umfangreiche theoretische und praktische Ausbildung für Chirurgen notwendig. Mit der Entwicklung eines kompakten haptisch und visuell unterstützten Trainingssystems (HaptiVisT) würde den Ärzten in der minimalinvasiven Handchirurgie eine innovative Möglichkeit geboten, ihr Können jederzeit im Klinikalltag und auf gemeinsamen Fortbildungen zu verbessern. Dabei wird auf Elemente der virtuellen Realität, der haptischen Mensch-Maschine-Interaktion und des Gamification zurückgegriffen.
Derzeit ist es möglich, Bohrungen mit Hilfe von synthetischen und aufgetauten Tierkadaver-Knochen unter hohem Aufwand zu trainieren. Allerdings bietet dies eine begrenzte Realität und eine unzureichende Nachbildung der menschlichen Anatomie (1). Zusätzliches Training findet traditionell im Operationssaal statt, welches sich jedoch sehr zeitaufwändig gestaltet (Zeit im Operationssaal, Zeit des Lehrers). HaptiVisT bietet den Handchirurgen die Möglichkeit, Ihr Können sowohl im Klinikalltag als auch auf Fortbildungen zu verbessern.

 
Bild: OTH Regensburg / www.florianhammerich.com
Minimalinvasive Handchirurgie – OTH Regensburg



Ausgangslage und Schwierigkeit
Liegt beispielsweise eine CMC Luxationsfraktur (Transfixation Carpometacarpale Luxationsfraktur) eines Patienten vor, welche durch einen schweren Sturz auf die Hand oder einen Verkehrsunfall entstehen kann, luxiert entweder der 5te Finger basisnah, oder die Gelenkbasis bricht proximal. Dieser Bruch tritt sehr selten auf und bedarf deswegen eines besonders intensiven Trainings. Zur Vermeidung einer erneuten Dislokation und Ausheilung in Fehlstellung wird eine Operation empfohlen. Nach geschlossener Reposition muss der Bruch mittels Kirschner-Draht (K-Draht ) versorgt werden. Hierzu wird der K-Draht in der Bohrmaschine durch eine kleine Stichinzision auf die Kortikalis des Knochens herangeführt. Die Schwierigkeit in einer solchen operativen Versorgung liegt einerseits im Finden des richtigen Bohrwinkels, da die Haut des Patienten nicht transparent ist. Trifft man am Anfang nicht den richtigen Winkel, können entweder Sehnen oder Nerven verletzt oder der zu versorgende Knochen verfehlt werden. Andererseits muss ein Abrutschen am Knochen unbedingt vermieden werden, um kein Weichteilgewebe zu schädigen.
 
Hardware und Prototypenaufbau
Für eine realitätsnahe Umsetzung des Trainingssystems werden einige technische Input- und Output-Geräte benötigt, welche in der Abbildung 1 dargestellt sind. Zur Hardware gehört ein haptischer Arm (Haption GmbH Aachen, Virtuose 6D Desktop). Dieser Arm besitzt 6 Freiheitsgrade, einen Bewegungsumfang in Translation von 20 cm x 20 cm x 20 cm und in Rotation von 200° - 90° - 200°. Dabei erzeugt er eine maximale Kraft in Translation von 10 Newton [N] bzw. ein maximales Drehmoment von 0.4 Newtonmeter [N.m]. Mit diesem Arm kann zum einen die Position und Lage des Bohrers im Raum an den Computer übergeben werden, zum anderen ist es zusätzlich möglich, ein Kraftfeedback vom Computer an den haptischen Arm zu senden. Durch diese übertragene Kraft wird erreicht, dass virtuelle Objekte, die sich nur in der Visualisierung auf einem Bildschirm befinden, erfühlt und ertastet werden können. Ein autostereoskopischer (AS) Single-User 3D-Monitor wird zur Visualisierung verwendet (SeeFront GmbH Hamburg). Im Gegensatz zu herkömmlicher 3D-Visualisierung mit Shutter- oder Polarisationsfilter-Billen wird hier keine Brille benötigt. Der Monitor benutzt eine Eye-Tracking-Bar zur Verfolgung der Augenposition eines Users. Somit kann durch die Kombination komplexer Linsensysteme im Fall eines Side-by-Side Videomaterials das linke Bild an das linke Auge und das rechte Bild an das rechte Auge des Users gesendet werden. Für eine bimanuelle Haptik liegt ein haptisches Handphantom zwischen dem User und dem 3D-Monitor. An diesem Phantom kann der trainierende Chirurg wichtige Markerpunkte einer menschlichen Hand erfühlen. Diese sind für die Bohrung durch einen Knochen dringend erforderlich. Dreht und wendet der User das haptische Phantom oder ändert die Position durch Translation, soll die Visualisierung des zu operierenden Arms am 3D-Monitor dieser Bewegung folgen. Das wird durch Tracking des Phantoms mit einer stereoskopischen Echtzeit-Tracking-Kamera (ClaroNav, MicronTracker) ermöglicht. Die Tracking-Kamera nimmt die Position und Lage spezieller Marker im 3D-Raum auf und übermittelt diese Daten an den Computer.
 

 
Vorherige Seite

Das könnte Sie auch interessieren

Grippeviren im Anmarsch - Tipps zum Schutz vor Ansteckung

Grippeviren im Anmarsch - Tipps zum Schutz vor Ansteckung
© ERGO Group

Jedes Jahr aufs Neue rollen gegen Ende des Jahres die ersten Grippewellen an: Laut dem Robert-Koch-Institut erkranken während einer saisonalen Grippewelle in Deutschland zwischen zwei und zehn Millionen Menschen. Dr. Wolfgang Reuter, Gesundheitsexperte der DKV Deutsche Krankenversicherung, erklärt den Unterschied zwischen Erkältung und echter Grippe, der sogenannten Influenza. Zudem gibt er Tipps zu Schutzmaßnahmen gegen Grippeviren.

Tipps für ein gutes Gedächtnis und neue medikamentöse Ansätze gegen Alzheimer

Tipps für ein gutes Gedächtnis und neue medikamentöse Ansätze gegen Alzheimer
© Universitätsklinikum Ulm

Was tun für die Fitness im Kopf? Praktische Tipps geben Ärztinnen, Psychologen und Forscherinnen des Universitätsklinikums Ulm am Mittwoch, 3. April (14:00 – 18:00 Uhr), für alle Interessierten und insbesondere für Menschen über 50 mit und ohne Gedächtnisproblemen. In der Ulmer Villa Eberhardt demonstrieren die Wissenschaftler und Klinikerinnen passende Aktivitäten, wie zum Beispiel Spiele, Puzzles oder kognitive Trainings. Darüber hinaus informieren sie in Kurzvorträgen über einen gesunden Lebensstil für das Gehirn, neue...

12. Diabetes Herbsttagung der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG) 34. Jahrestagung der Deutschen Adipositas-Gesellschaft (DAG)

12. Diabetes Herbsttagung der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG)  34. Jahrestagung der Deutschen Adipositas-Gesellschaft (DAG)
© Racle Fotodesign / fotolia.com

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt, pro Woche mindestens 2,5 Stunden an mäßig anstrengender Ausdaueraktivität sowie an mindestens zwei Tagen in der Woche muskelkräftigende Aktivitäten auszuführen. Laut Daten des Robert Koch-Instituts erreicht nur etwa ein Fünftel der Frauen (20,5%) und ein Viertel der Männer (24,7%) in Deutschland beide Empfehlungen. Mehr als die Hälfte der erwachsenen Bevölkerung bewegt sich weniger als 2,5 Stunden pro Woche (1). Doch regelmäßige Bewegung schützt nicht nur vor Übergewicht...

Rückenschmerzen: Ein Drittel der Deutschen geht mehrfach im Jahr nicht zur Arbeit

Rückenschmerzen: Ein Drittel der Deutschen geht mehrfach im Jahr nicht zur Arbeit
© Sebastian Kaulitzki / Fotolia.com

Laut einer aktuellen GfK-Umfrage hat mehr als die Hälfte aller Deutschen mindestens zehnmal im Jahr Rückenschmerzen. Die von der Medserena AG beauftragte GfK-Umfrage zeigt, dass 34,5 Prozent aller Deutschen an bis zu sieben Tagen im Jahr aufgrund von Rückenschmerzen nicht ihren alltäglichen Aufgaben nachgehen. Betrachtet man die befragten Berufsgruppen genauer, so liegt der höchste Anteil bei den Angestellten (36,7 Prozent). Das verursacht Jahr für Jahr einen hohen wirtschaftlichen Schaden für die Arbeitgeber. Nur durch verbesserte medizinische...

Sie können folgenden Inhalt einem Kollegen empfehlen:

"Minimalinvasive Handchirurgie: Trainingssystem für chirurgische Eingriffe an komplexen Knochenstrukturen"

Bitte tragen Sie auch die Absenderdaten vollständig ein, damit Sie der Empfänger erkennen kann.

Die mit (*) gekennzeichneten Angaben müssen eingetragen werden!

Die Verwendung Ihrer Daten für den Newsletter können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft gegenüber der rsmedia GmbH widersprechen ohne dass Kosten entstehen. Nutzen Sie hierfür etwaige Abmeldelinks im Newsletter oder schreiben Sie eine E-Mail an: info[at]rsmedia-verlag.de.