gms | German Medical Science

122. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

05. bis 08.04.2005, München

Die Entwicklung eines virtuellen endoskopischen Ultraschall Simulators (EUS)

Meeting Abstract

  • corresponding author S. Petra - PolyDimensions GmbH, Bickenbach, Deutschland
  • A. Schaeffer - PolyDimensions GmbH, Bickenbach, Deutschland
  • A. Schaeffer - PolyDimensions GmbH, Bickenbach, Deutschland
  • M. Kleemann - Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck, Klinik für Chirurgie, Lübeck, Deutschland
  • S. Nachum - Simbionix USA Corporation, Cleveland, Ohio, USA
  • T. Guterman - Simbionix USA Corporation, Cleveland, Ohio, USA
  • A. Shaharit - Simbionix USA Corporation, Cleveland, Ohio, USA
  • U. Zhilinsky - Simbionix USA Corporation, Cleveland, Ohio, USA
  • M. Barki - Simbionix USA Corporation, Cleveland, Ohio, USA

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 122. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. München, 05.-08.04.2005. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2005. Doc05dgch2854

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2005/05dgch246.shtml

Veröffentlicht: 15. Juni 2005

© 2005 Petra et al.
Dieser Artikel ist ein Open Access-Artikel und steht unter den Creative Commons Lizenzbedingungen (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.de). Er darf vervielf&aauml;ltigt, verbreitet und &oauml;ffentlich zug&aauml;nglich gemacht werden, vorausgesetzt dass Autor und Quelle genannt werden.


Gliederung

Text

Einleitung

Die endosonografische Untersuchung von Malignomen ist diagnostischer Standard eines Tumorstagings im oberen und unteren Gastrointestinaltrakt. Durch die Verwendung hochauflösender Ultraschallsonden kann eine besonders hohe Detailerkennung im Nahfeldbereich erfolgen.In erfahrenen Händen stellt die Endosonografie ein differenziertes und aussagekräftiges Diagnostikum dar. Um diese Expertise zu erlangen, sind neben einer fundierten endoskopischen Ausbildung auch weitreichende Sonographiekenntnisse erforderlich.Eine lange Lernkurve kennzeichnet derzeit die endosonografische Ausbildung. Eine standardisierte Untersuchung am Phantom könnte Handling und Befundinterpretation verbessern und die Lernkurve reduzieren helfen. Unnötige Patientenbelastungen und Doppeluntersuchungen und somit auch hohe Kosten könnten vermieden werden. Wir beschreiben die Entwicklung eines computerbasierten virtuellen Endosonographiesimulators.

Material und Methoden

Priorität bei der Erstellung des Simulators besaß die absolute anatomische Korrektheit. Dieses Ziel konnte durch Nutzung von CT und MRT Bilddatenmaterial erreicht werden. Diese Daten wurden segmentiert und 3D rekonstruiert.Um die Funktion in Echtzeit zu erreichen, müssen 3D-Modelle mit einer sehr niedrigen Polygonanzahl aufgebaut werden. Unter Einsatz verschiedener Renderingverfahren entstanden aus den zweidimensionalen Grunddaten dreidimensionale Organmodelle. Durch Merging- und Kollisionsdetektions-Werkzeugen konnte das Datenmaterial verschiedener Patienten in einem Simulator fusioniert werden, ohne dass auf anatomisch korrekte Befunde zu verzichten. Durch Integration der Parameter Endoskoplänge, Spitzenrotation, und Duchmesser des Ultraschallkopfes in die Software konnte eine realitätsgetreue Simulation erzeugt werden. Für den Radial- und Sektorschallkopf kann der korrekte Schnitt durch die 3D-Organe berechnet und dargestellt werden.

Ergebnisse

Einer interdisziplinäre Arbeitsgruppe von Ärzten, 3D-Modellierern, Soft- und Hardwareentwicklern gelang es nach Analyse und Auswertung von endoskopischen und sonographischen Untersuchungstechniken und Bildmaterial ein Simulationsgerät zu erstellen. Das Simulationsgerät besteht aus einer Puppe und einem Endoskop, das entsprechend für die Simulation modifiziert wurde: an der Spitze befindet sich ein elektromagnetisches Trackingsystem zu Positionsangabe im Raum.Der Untersucher kann wahlweise zwischen dem Gastroskopiebild und der Ultraschallansicht hin- und herwechseln. Der große Vorteil dieser Computersimulation liegt in der Echtzeitvisualisierung.Zur Verbesserung der Lehrqualität sind weitere Hilfen eingefügt: Nennung und farbige Hervorhebung anatomisch relevanter Strukturen, Zoommöglichkeit, Messschieber und Dokumentation der Untersuchung zur zweizeitigen Auswertung.Die Simulation von Biopsie- und Injektionstechniken wird derzeit entwickelt.

Schlussfolgerung

Die lange Lernkurve der endosonografischen Ausbildung kann durch Einsatz des Simulators reduziert werden, unnötige Patientenbelastungen, Doppeluntersuchungen und somit auch hohe Kosten können vermieden werden. [Abb. 1]