4D-Simulation bringt Durchbruch bei Hirnoperation

Aneurysma-Operationen gehören zu den heikelsten Eingriffen der Neurochirurgie. Die Wahl der Eingriffsart, die Planung der Route und der Eingriff am Blutgefäss stellen höchste Anforderungen an die Operateure. Ein am Inselspital, Universitätsspital Bern und am ARTORG Center, Universität Bern entwickelter neuer 4D-Simulator erlaubt die Planung, Erprobung und Optimierung des Eingriffes an einem exakten 4D-Modell inklusive Blut, Blutgefässen und Puls der Patientin und des Patienten. Damit kann die Patientensicherheit bei Aneurysma-Operationen weiter verbessert werden.

 

Etwa 2 von 100 Erwachsenen tragen Aneurysmen, ballonartige Erweiterungen von Hirnarterien, sehr oft ohne etwas davon zu spüren. Je nach Grösse und Stabilität besteht das Risiko, dass ein Aneurysma reisst und es zu einer Hirnblutung kommt. Die neurochirurgische Entfernung von Hirn-Aneurysmen ist aufgrund ihrer Lage und Ausprägung äusserst anspruchsvoll. Eine sorgfältige Abwägung des Risikos einer Ruptur gegen die Risiken eines Eingriffes ist notwendig. Fehler während der Operation sind zwar selten, können aber weitreichende Folgen haben. Eine Minimierung der Risiken eines Eigriffes hat deshalb höchste Priorität.

4D-Simulator erlaubt Übung am konkreten Fall 

Ein Team von Fachleuten aus der Neurochirurgie und der Interventionellen Neuroradiologie des Inselspitals hat zusammen mit dem ARTORG-Center der Universität Bern ein komplett neues, bereits mehrfach ausgezeichnetes* 4D-Simulationssystem zur Schulung von Clipping (Aneurysma abklemmen) und Coiling (Aneurysma ausfüllen) entwickelt.
Der Simulator bietet eine realistische optische und haptische Übungsmöglichkeit an einer 3D-Print-Kopie des Schädels, des Hirns und neu der Blutbahnen des Patienten bzw. der Patientin. Die Fachleute finden im Simulator 1:1 die Situation vor, die sich ihnen später während der realen Operation stellen wird. Weltweit einzigartig ist die Erweiterung auf eine 4D-Simulation indem die Blutbahnen mit Puls und Blutfluss auch die zeitlichen Aspekte korrekt simulieren.
Der 4D-Simulator wird sowohl für die Planung des Eingriffs wie auch für Echtzeitübungen am konkreten Fall eingesetzt. Durch die weitgehend perfektionierte Planung und Übung können Risiken durch Komplikationen weiter gesenkt werden.

Patientinnen und Patienten am 4D-Modell des eigenen Kopfes informieren

Chirurgische Eingriffe am Hirn haben für Patientinnen und Patienten eine ausgeprägte emotionale Komponente. Der Erfolg eines Eingriffes wird auch durch eine positive Einstellung und das Ausräumen von Ängsten begünstigt. Der neu entwickelte 4D-Simulator öffnet hierzu völlig neue Möglichkeiten, indem die Ärztin bzw. der Arzt den Eingriff, das Vorgehen und die konkreten Schritte 1:1 zeigen und erklären und so die Motivation des Patienten positiv unterstützen kann.

Schulung und messbare Effizienz dank 4D-Simulator
Der 4D-Simulator bietet neue Dimensionen der Aus- und Weiterbildung von neurochirurgischen und neuroradiologischen Fachleuten. Ärztinnen und Ärzte können sowohl in der fachärztlichen Ausbildung wie auch bei späteren vertiefenden Expertenkursen am 4D-Simulator arbeiten und völlig neuartige Erfahrungen sammeln. Speziell im Umfeld von Schulungen kommt dann noch die Möglichkeit hinzu, die Leistungen der Operateure untereinander zu quantifizieren und zu vergleichen. Ein erster solcher Kurs ist für den Sommer 2021 in Bern geplant.

Weiterentwicklung mithilfe von KI – Robotik als Fernziel
Der Neurochirurg Dr. David Bervini und der Biomechanik-Ingenieur und PhD-Student Fredrick Johnson Joseph (Biomechanik Ingenieur) stehen im Begriff das Start-up-Unternehmen SurgeonsLab zu gründen. Dieses dynamische Unternehmen wird die Produktion und Weiterentwicklung des 4D-Simulators übernehmen und Innovationen und Dienstleistungen in der Hirnchirurgie entwickeln. Die beiden Gründer können sich dabei auf ein Top-Unterstützerteam verlassen, in dem u.a. auch Prof. Dr. med. Andreas Raabe und Prof. Dr.-Ing. Stefan Weber mitmachen. Künftige Weiterentwicklungen werden für den Einbezug von künstlicher Intelligenz (KI) und Robotik sorgen.  


Experten:

  • Dr. med. David Bervini, Neurochirurg an der Universitätsklinik für Neurochirurgie am Inselspital, Universitätsspital Bern
  • Fredrick Johnson Joseph, PhD-Student, ARTORG, Center for Biomedical Engineering Research, Universität Bern


Kontakt:
 

  • Insel Gruppe AG, Kommunikation: +41 31 632 79 25, kommunikation@insel.ch


Links:

 

 

Fredrick Johnson Joseph (l) ARTORG Center und Dr. med. David Bervini, Universitätsklinik für Neurochirurgie

4D-Simulator mit Patientenspezifischem Schädel-, Hirn- und Blutbahnmodell zum Training von komplexen, hirnchirurgischen Eingriffen

Patientenspezifische Aneurysmapathologie: Hier der Eingriff am neuen 4D-Simulator mit Blutbahnen und Puls sowie exakter Kopie des real vorzufindenden Aneurysma.

David Bervini erklärt einen geplanten Eingriff am 3D-Modell: Der Schädel, das Hirn und die Blutbahnen entsprechen den tatsächlichen Gegebenheiten des konkreten Falls. Neu kommt zu Übungszwecken nun auch noch die Dimension des Blutkreislaufes mit Puls hinzu. (Bild stammt aus dem Januar 2020, vor Covid-19)