Computerassistierte Chirurgie und Telemedizin · Das Prinzip ist einfach: Man wählt klar...

Lehrbehelf: Navigation und Telemedizin Seite 1 von 47

© Universitätsklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Kurt Alexander Schicho, 2008

LEHRBEHELF zur Vorlesung

Computerassistierte Chirurgie und Telemedizin Inkl. CD-ROM mit Original-Videos und Fallbeispielen © a.o. Univ.-Prof. Dr. Kurt Alexander SCHICHO Medizinische Universität Wien Universitätsklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie Währinger Gürtel 18-20 A-1090 Wien



Vorwort Die rasante Entwicklung auf dem Gebiet Physik sowie der Informations- und

Telekommunikationstechnologie wirkt sich in immer stärkerem Maße auf die Medizin

aus. Bekanntestes Beispiel dafür sind wohl bildgebende Verfahren wie

Computertomographie oder Magnetresonanztomographie, die aus dem klinischen

Alltag nicht mehr wegzudenken sind und deren Leistungsfähigkeit für die Diagnostik

entscheidend ist.

Etwa ab Mitte der 1990-iger Jahre zeichnet sich weltweit ein bis heute unvermindert

anhaltender Trend ab: „High Tech“ nicht nur in der Diagnostik, sondern auch direkt

am Operationstisch. Zentrale Idee ist der jahrhundertealte Wunsch, einen „gläsernen

Patienten“ zu schaffen, wobei dieser Begriff hier nicht im Sinne skeptischer

Datenschützer zu verstehen ist, die vor den Gefahren der Speicherung sensibler

medizinischer Daten warnen. Wir meinen damit, dass der Chirurg das Innere des

Menschen sieht, schon bevor er das Skalpell ansetzt. Die Radiologie ermöglicht zwar

wesentliche Fortschritte in diese Richtung, doch bisher musste trotz höchster Qualität

der bildgebenden Verfahren der Operateur die in diesen Darstellungen enthaltenen

Informationen erst mit dem „echten“ Patienten gedanklich abstimmen, gleichsam

zwei Welten „überlagern“. Die computerassistierte Navigation, um die es in dieser

Vorlesung geht, schafft den „gläsernen Patienten“ durch Fusion von

computererzeugten „künstlichen“ Informationen mit dem realen Patienten. Der

Operateur sieht tatsächlich unter die Oberfläche, in den Patienten, in dessen Organe

hinein. Er bekommt Informationen, wo er sich befindet.

Die Übertragung solcher elektronischen Informationsinhalte über Telekommunikation

wird dem weiten Feld der Telemedizin zugerechnet. In unserer Vorlesung

konzentrieren wir uns speziell auf solche Telemedizin-Anwendungen, wo

Telekommunikation mit Navigation kombiniert wird. Diese Konzepte eröffnen

zusätzlich zur Telekonsultation im Sinne einer Einbeziehung zusätzlicher Experten in

den Operationsverlauf auch neue Dimensionen in der medizinischen Aus- und

Weiterbildung. Dem Studierenden bietet sich erstmals die Gelegenheit, unabhängig

vom Aufenthaltsort immer wieder „echte“ Operationen live und aus nächster Nähe

mitzuerleben.



Ich hoffen, dass Sie in dieser Vorlesung viele Anregungen für Ihr Berufleben

mitnehmen können und wollen abschließend betonen, dass es gerade im sensiblen

Spannungsfeld zwischen Patient und Hochtechnologie auf den

verantwortungsbewussten und wohlüberlegten Einsatz der beeindruckenden

technischen Möglichkeiten ankommt. Daher soll Ihnen unsere Lehrveranstaltung

auch helfen, durch aktuelles Wissen über den Stand der Entwicklung Ihre eigene

Kritikfähigkeit in Fragen der „High Tech Medizin“ zu schärfen.

Dieses Manuskript enthält viele der in der Vorlesung besprochenen Folien und soll

Ihnen helfen, mit wenig Schreibarbeit den „roten Faden“ zu erkennen. Allerdings ist

es kein vollständiges Skriptum fürs Selbststudium, sondern eine Ergänzung zum

Vorlesungsbesuch.

Dr. Kurt Alexander Schicho



Inhaltsverzeichnis

Vorwort 2

1. Einleitung – Computerassistierte Chirurgie 5

1.1. Allgemeine Grundlagen von „Augmented Reality“ und Navigation 5

1.2. Die Registrierung 20

1.3. Klinische Anwendungsbeispiele 23

1.4. Genauigkeit der Navigation 32

2. Telemedizin 34

2.1. Einführung 34

2.2. Interaktive Telekonsultation 35

2.3. Der Telenavigations-Client 38

2.4. Skalierung des Aufwandes 41

3. Literatur 45



1. EINLEITUNG – COMPUTERASSISTIERTE CHIRURGIE Zu Beginn dieses Blockes werden die allgemeinen Grundlagen der

computerassistierten Chirurgie bzw. der Navigation erklärt. Im zweiten Teil werden

dann diese Anwendungen mit Telekommunikation kombiniert, um Telemedizin zu

verwirklichen.

1.1. Allgemeine Grundlagen von „Augmented Reality“ und Navigation

Schon seit jeher wird bei Untersuchungen das Gesehene mit Informationsinhalten

(abstrakt gesprochen), die man im Gehirn gespeichert hat, abgeglichen. Diese

gespeicherten Informationsinhalte bestehen z.B. aus dem Wissen, das man sich

beim Medizinstudium und in der Praxis angeeignet hat (Anatomie, Pathologie, …).

Die Kombination des real Gesehenen mit dem gespeicherten Wissen erfordert

allerdings die Vorstellungskraft des Untersuchers.

Heute kann die Technik diese Überlagerung von Informationsebenen vornehmen,

indem optische Informationen mit computergenerierten Darstellungen überlagert

werden. Die „reale“ Szene (z.B. durch OP-Mikroskope beobachtet) wird durch

Otoskop, anno 1865

© aus: „History of Endoscopy“, M.A. Reuter et al.

Das Gesehene muss in der Vorstellung mit dem Wissen des Betrachters überlagert werden

“Telekommunikation”?: Beschränkt auf gesprochene oder geschriebene Inhalte

Informationsverlust unvermeidbar!



Zusatzinformationen erweitert. Man spricht von „Augmented Reality“, was wörtlich so

viel heißt wie „erweiterte Wirklichkeit“.

Obwohl dies sehr „futuristisch“ klingt, handelt es sich keineswegs um Zukunftsmusik,

sondern um Technologien, die längst ihren Eingang in die klinische Routine

gefunden haben. Aus vielen Bereichen der Medizin ist Augmented Reality nicht mehr

wegzudenken. Nicht nur an großen Universitätskliniken und Forschungszentren ist

sie etabliert, wie diese beiden (mehrere Jahre alten!) Zeitungsausschnitte belegen.

Heute …



Doch wie funktioniert nun Navigation? Aus dem Auto, von Flugzeugen oder Schiffen

ist Navigation jedermann bekannt. Die Idee hinter der Navigation in der Chirurgie ist

grundsätzlich sehr ähnlich.

Navigation - auch in den Massenmedien „ein Thema“!

Kleine Zeitung, 21.7.2001Kleine Zeitung, 27.1.2002

Funktionsprinzip

• Vergleich mit GPS-Navigation (z.B. im Auto oder am Schiff)



In der Navigation in Fahrzeugen werden von Satelliten kontinuierlich

Positionsinformationen geliefert und in einer digitalen Landkarte eingeblendet. Die

Navigation wird also möglich durch die Kombination von Positionsangaben mit

digitalem Kartenmaterial.

Im Operationssaal können natürlich keine Satelliten zur Positionserfassung

verwendet werden. An ihre Stelle treten so genannte „Trackingsysteme“ oder auch

„Digitizer“. Das digitale „Kartenmaterial“ sind in der Medizin bildgebende Verfahren,

meist Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MR), aber

auch Ultraschall usw.

Vergleich

• GPS-Systeme in modernen PKWs

Digitialisierte Landkarte im Bordcomputer

Satelliten



Diese Technologien zur Positionserfassung werden auch außerhalb der Medizin in

vielen Bereichen verwendet, etwa in virtuellen Fernsehstudios, zur Animation von

Zeichentrickfiguren oder in der Bewegungsanalyse für Sportler.

Navigation in der Chirurgie - Unterschiede zu GPS-Navigationssystemen

Satellit z.B. optoelektronische Trackingsysteme (Digitizer)

Landkarte z.B. aus CT-Daten berechnete 3D-Modelle des Schädels

Trackingsysteme

• Optoelektronisch – passiv

– aktiv

• Elektromagnetisch

• Ultraschall

• (mechanische – heute unbedeutend)



In der Medizin gibt es unterschiedlichste technische Lösungen dafür. Der Zweck ist

im Prinzip aber stets derselbe: Die kontinuierliche und genaue Erfassung von

Positionen.

Beispiel: Virtuelles TV-Studio

Beispiel: Bewegungsanalyse z.B. zur Animation von Zeichentrickfiguren



Systemkomponenten (Zahnarzt)

Positionserfassung (Tracking)

Beispiel: Dentale Implantologie



Systemkomponenten (Beispiel: Arthroskopie)

Beispiel: Passive Rigid Bodies („Sensoren“)



Ein modernes kommerzielles elektromagnetisches Trackingsystem (wie es auch an

unserer Klinik verwendet wird) zeigt die folgende Abbildung:

Das komplette Navigationssystem (Computer bzw. Workstation mit Trackingsystem)

sieht z.B. so aus:

Elektromagnetisches Tracking Beispiel: AuroraTM (NDI Northern Digital Inc.)



Bei optischen Trackingsystemen wird der OP-Bereich mit Infrarotlicht abgetastet,

welches an speziellen Sensoren (eine Bezeichung, die aus technischer Sicht

eigentlich nicht ganz korrekt ist, aber in der Medizin gebräuchlich ist) reflektiert wird.

Durch die unterschiedlichen geometrischen Bauformen der Sensoren kann der

Computer diese eindeutig erkennen und ihre Positionen bestimmen.

Moderne Navigationssysteme

Stryker Navigation System

Medtronic TreonTM



Nun ist für die Navigation die Überlagerung des realen Patienten mit den

computergenerierten Inhalten entscheidend. Dieses „augmented reality“-Prinzip ist

vergleichbar mit einem Flugzeug, das die Navigation zum Landeanflug verwendet.

Während der Pilot die reale Landebahn sieht, werden Zusatzinformationen (Höhe,

Geschwindigkeit, Neigungswinkel, …) in die Scheibe eingeblendet. Im Gegensatz

dazu würde man bei einem Computerspiel (z.B. einem Flugsimulator) von „virtual

reality“ sprechen, weil hier alles aus Computergraphiken besteht.

Navigation Kiefergelenks-Arthroskopie; OP-Situs

IR-Digitizer

Sensoren (am Patienten und an den Instrumenten)



„Augmented Reality“ in der Chirurgie

• „Virtual Reality“ – Künstlich generierte

Welt im Computer

• „Augmented Reality“ – Reale Welt wird

durch zusätzliche Informationen ergänzt

– Overlay-Graphiken

Prinzip der Image Fusion

Real World Live Video Images

Präoperative radiologische Aufnahmen

Augmented World

Image Fusion



Für die konkrete Anwendung in der Medizin wurden diese Ideen von Dr. Michael

Truppe bereits in den 1990-iger Jahren patentiert.

In der Anwendung ermöglicht diese Idee einen großen Schritt zur Realisierung des

lang gehegten Wunsches nach dem „Gläsernen Patienten“ – nicht im Sinne der

Datenschützer, sondern im Sinne des Chirurgen, der bereits vor dem Griff zum

Skalpell „unter die Oberfläche blicken“ möchte. Videobrillen oder Head Mounted

Displays bringen im Vergleich zu herkömmlichen Monitoren eine weitere

Verbesserung der visuellen Wahrnehmung für den Operateur.

Grundlegende Patente

U.S. Patent No. 5,823,958 (Michael Truppe, Oct.1998): “System and method for displaying a structural data image in real-time correlation with moveable body”

Any points of the structural image can be shown on the display as a virtual image corresponding to the points on the object in real-time.



Kritische anatomische Strukturen (z.B. der Verlauf von Nerven oder Gefäßen)

können so sicher dargestellt und mit dem realen Patienten überlagert werden.

Head Mounted Displays: „Der Gläserne Patient“

Head Mounted Display



Die Begriffe „Videobrille“ und „Head Mounted Display“ werden häufig synonym

verwendet. Dennoch besteht der Unterschied streng genommen darin, dass bei

echten Head Mounted Displays laufend die Blickrichtung erfasst und die Einblendung

von Information daran angepasst wird.

Der Blick unter die Oberfläche

Real World

Augmented World

? .

Videobrillen vs. HMDs

• Videobrillen: Zeigen das Monitorbild

– ergonomische Vorteile: Operateur braucht nicht laufend auf den Monitor zu blicken

• HMDs: Getrackt

– passen die Darstellung kontinuierlich an die Blickrichtung des Operateurs an



1.2. Die Registrierung

Ein entscheidender Schritt ist die Verknüpfung des „realen“ Patienten am

Operationstisch mit dem korrespondierenden Modell (2- und 3-dimensional, aus CT-

und MR-Aufnahmen rekonstruiert) im Computer. Dieser Schritt wird als

„Registrierung“ (manchmal auch „Referenzierung“) bezeichnet und ist für die

Genauigkeit des gesamten Ablaufes von entscheidender Bedeutung. Es wurden

bereits unzählige Registrierungsmethoden entwickelt, die jedoch alle demselben

Zweck dienen. Einige (vor allem besonders gebräuchliche) werden hier vorgestellt.

Das Prinzip ist einfach: Man wählt klar definierte und einwandfrei erkennbare Punkte

am Patienten (entweder anatomische Punkte, oder – was viel genauer ist –

zusätzlich angebrachte Markierungspunkte), und identifiziert diese Punkte in der

computertomographischen Darstellung. Während der Operation werden dann diese

Punkte nacheinander mit einem speziell kalibrierten Instrument („Pointer“), von

dessen Spitze die Koordinaten exakt bekannt sind, berührt. Damit wird eine

eindeutige Zuordnung zwischen dem realen Patienten und dem Modell im Computer

geschaffen. Die (aus der Mittelschul-Mathematik bestens bekannten)

Koordinatensysteme, auf die man sich dabei bezieht, werden in Form der vorhin

erwähnten Sensoren (auch „Tools“ genannt) am Patienten und an den verwendeten

chirurgischen Instrumenten (Sauger, Bohrer, Endoskop, …) befestigt. Jeder Sensor

bestimmt also ein Koordinatensystem, und diese bewegen sich relativ zueinander.



Am Beginn jeder Navigations-OP: Registrierung

“Verknüpfung” des realen Patienten mit dem entsprechenden Modell im Computer

Die Registrierung ist für die Genauigkeit entscheidend

•• Anzeige von GGeennaauuiiggkkeeiittsszzoonneenn

Anzeige der Genauigkeit

des registrierten Volumens und des Zielpunktes

MMeeddttrroonniicc SStteeaalltthhSSttaattiioonnTTMM TTrreeoonnTTMM



Berührungsfreie Oberflächenregistrierung

Beispiel: Medtronic FazerTM

Eine andere Methode der Oberflächenregistrierung …

LEDs



1.3. Klinische Anwendungsbeispiele

Orthopädische Chirurgie

Medtronic StealthStationTM TreonTM



Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

Wirbelsäulenchirurgie

Medtronic StealthStationTM TreonTM



Dental-Implantologie

Präoperative Planung

Medtronic StealthstationTM TreonTM

Artma Virtual Implant NavigatorTM

Präoperative Planung



Registrierung

Micro screws are used as fiducial markers

Intraoperative Navigation

Artma Virtual Implant NavigatorTM



Virtual Implant NavigatorTM

Intraoperative Navigation

Postoperative Qualitätskontrolle



Kiefergelenks-Arthroskopien Endoskopische Eingriffe an Gelenken (Arthroskopien) sind chirurgisch äußerst

anspruchsvoll. Hier sehen Sie als Beispiel eine Anwendung am Kiefergelenk, bei

dem noch die Nähe zur Schädelbasis und die engen räumlichen Verhältnisse eine

zusätzliche Herausforderung darstellen.

Ein grundlegendes Patent zur Navigation von Endoskopen wurde ebenfalls von Dr.

Michael Truppe angemeldet. Die Idee der relativ zueinander bewegten

Koordinatensysteme ist deutlich nachvollziehbar.

Grundlegendes Patent

U.S. Patent No. 5,704,897 (Michael Truppe, Jan. 1998): “Apparatus and method for registration of points of a data field with respective points of an optical image”

The apparatus and method described in this patent enable a precise superimposition of an optical representation with a data field to support the navigation during endoscopic operations.



Kiefergelenks-Arthroskopie: Kalibrierung der Tools

Stryker Navigation System

OP-Situs

Stryker Navigations System



MedScanIITM (Artma Medical Technologies AG)

Kiefergelenks-Arthroskopie





Auch in der folgenden Darstellung (Originalansichten des Monitors während der

Operation) ist das Augmented Reality-Prinzip erkennbar. Die 2- und 3-dimensionalen

Dartstellungen des Patienten sind aus CT-Daten rekonstruiert, während im rechten

unteren Quadranten das Videosignal des Endoskops einbeblendet ist. Es wird klar,

dass im endoskopischen Bild (trotz guter Bildqualität und hoher Auflösung) die

Orientierung schwierig und nur mit sehr viel Erfahrung möglich ist. Die Navigation

bietet diese Orientierung über die aktuelle Position des Arthroskopes.

1.4. Genauigkeit der Navigation Eine der zentralen Fragen in der computerassistierten Chirurgie betrifft die

Genauigkeit. Auch an unserer Klinik wurden dazu umfangreiche Experimente

durchgeführt. Im Rahmen dieser Blocklehrveranstaltung kann aber aus zeitlichen

Gründen nicht ausführlich darauf eingegangen werden, weshalb auf die

einschlägigen Fachpublikationen (siehe Literaturverzeichnis) verwiesen werden

muss. Grundsätzlich ist aber zu vermerken, dass sich die Herstellerangaben häufig

auf Messungen unter Laborbedingungen beziehen und ausschließlich das





Trackingsystem selbst berücksichtigen. Im intraoperativen Einsatz kann es jedoch zu

einer Kumulation von Ungenauigkeiten und Fehlerquellen kommen, die bereits beim

CT-Scan beginnt (z.B. unentdeckte Kopfbewegung des Patienten) und sich über

Ungenauigkeiten bei der Planung, die Registrierungsmethode bis hin zu potentiellen

Störfaktoren für das Trackingsystem, die aus den Bedingungen im OP resultieren,

erstreckt. Die tatsächlich erzielbaren Genauigkeiten sind also meist nicht unmittelbar

aus den technischen Spezifikationen des Trackingsystems erkennbar.

Gewissenhafte Genauigkeitskontrollen während der Operation und insbesondere die

Anwendung eines geeigneten Registrierungsverfahrens sind in jedem Fall von

unerlässlich. Die folgende Tabelle illustriert die Problematik: Herstellerangaben

lassen häufig keine klaren Rückschlüsse auf die intraoperativ zu erwartenden

Genauigkeiten zu.

System Angaben zur Genauigkeit(Herstellerangaben, wenn nicht anders angegeben)

PolarisTM

(NDI NorthernDigital Inc.)

0.35mm RMS (random mean squared error) bei einem einzelnenMarker auf der Basis von 1269 Meßpunkten innerhalb desArbeitsvolumens, für jeden Punkt 30 Messungen bei 20°C

OptotrakTM

(NDI NorthernDigital Inc.)

RMS accuracy to 0.1mm; resolution to 0.01mm

FlashPointTM

Model 5000(Image GuidedTechnologies Inc.)

Durchschnittlicher Fehler 0.23mm bei einer Standardabweichung von0.05mm

ARTtrack 1TM

(A.R.T. AdvancedRealtime TrackingGmbH)

Auflösung: 1/65.000 FoV horizontal1/50.000 FoV vertikalAbsolutgenauigkeit: x: 1/18.000 FoV (RMS)y: 1/10.000 FoV (RMS)FoV ... field of view



2. TELEMEDIZIN 2.1. Einführung Der rasante Fortschritt auf dem Gebiet der Informations- und

Telekommunikationstechnologie vor allem im vergangenen Jahrzehnt übt auf die

Medizin, ganz speziell auf die chirurgischen Fächer, einen entscheidenden Einfluss

aus. Bereits seit den ersten Tagen der allgemeinen Zugänglichkeit des damals

neuen Mediums Internet wird auch an der Universitätsklinik für Mund-, Kiefer- und

Gesichtschirurgie an der Medizinischen Universität Wien (Vorstand: Univ.Prof. DDr.

Rolf Ewers) diese Technologie genutzt, um bei verschiedensten komplexen

chirurgischen Eingriffen und Behandlungsabläufen mittels Telekonsultation hoch

spezialisiertes Expertenwissen global verfügbar zu machen. Aufbauend auf den

Erkenntnissen aus umfassender Grundlagenforschung konnten zahlreiche

Anwendungen inzwischen im klinischen Routineeinsatz etabliert werden. Das

Ergebnis ist ein wertvoller Beitrag zur Qualitätssicherung in der Behandlung bei

gleichzeitiger Steigerung der Kosteneffizienz. Auch in der medizinischen Aus- und

Weiterbildung eröffnet Telemedizin neue Perspektiven, weil eine unmittelbare

Einbindung etwa in Operationen unabhängig von der geographischen Entfernung

möglich wird.

Zu den wichtigsten Entwicklungen in der „High-Tech Medizin“ zählt die interaktive

Telekonsultation in Verbindung mit Navigation auf der Basis von „augmented reality

environments“. Dabei beschränkt man sich nicht auf das bloße Übertragen von

Videosignalen, um bei Operationen zuzusehen, sondern man ermöglicht den über

Telekonsultation eingebundenen Kollegen eine direkte Einflussnahme auf das

Geschehen. Dieser Zugang wird erst durch die Kombination von Telekommunikation

mit intraoperativer Navigation möglich, wie sie zuvor in dieser Vorlesung vorgestellt

wurde.

Eine allgemeine Definition von „Telemedizin“ könnte lauten: Telemedizin ist jede

Übermittlung medizinischer Information mittels Telekommunikationstechnologie.

Daher ist es wenig überraschend, dass die Entwicklung der Telemedizin

weitestgehend parallel zu den technischen Fortschritten in der Telekommunikation



und dementsprechend rasch verläuft. In der Praxis sind derzeit unter anderem

folgende Bereiche der Telemedizin bedeutend:

2.2. Interaktive Telekonsultation

Während man unter Telemedizin vielfach lediglich die Übertragung von Bild- oder

Videodaten versteht, gibt es auch die Möglichkeit, auf einen Navigationscomputer im

Operationssaal von auswärts zuzugreifen (remote control). In diesem Fall spricht

man von interaktiver Telekonsultation. Das folgende Schema illustriert die technische

Realisierung:

Teleophthalmolog.

Teleneurorehab.

Telepathologie

etc. … Teledermatologie

Teleradiologie

TELEMEDIZIN

In vielen Fällen verwendet Telemedizin herkömmliche Telekommunikationsinfrastruktur zur Übermittlung medizinischer Inhalte (“statische” Bilder und/oder live-Videokonferenzen)



Das herausragende Merkmal dieser Konzepte ist die Tatsache, dass die Übertragung

jeglicher computergenerierter Strukturen im Gegensatz etwa zur verbalen

Kommunikation prinzipiell mit keinerlei Verlust an Informationsgehalt einhergeht.

Beispiel einer interaktiven, intraoperativen Telekonsultation

Direktes Feedback durch Zugriff auf den Navigationscomputer; volle Interaktion

Augmented Reality und Telekommunikation

Operationssaal

Patient

Computergenerierte Information (Overlay-

Graphiken)

z.B. herkömmliche Videokonferenz

identisch!

Externe Experten

Im Gegensatz zur herkömmlichen audiovisuellen (Tele-)Kommunikation kommt es bei der Übertragung computergenerierter Strukturen zu keinerlei Informationsverlust.

Computergenerierte Information (Overlay-

Graphiken)



Diese Idee ermöglicht nicht nur die intraoperative Telekonsultation. In gewissen

Fällen, etwa der navigationsunterstützten dentalen Implantologie, ist eher die

Telekonsultation in der präoperativen Planungsphase sinnvoll, weil dabei das

spezielle Expertenwissen nötig ist (während die reine Insertion der Implantate nach

Abschluss der Planung in der Regel für den Zahnarzt kein Problem darstellt).

Die in der Telemedizin eingesetzten Technologien können auch in der medizinischen

Aus- und Weiterbildung wertvolle Dienste leisten, da den Studierenden immer wieder

neue, „echte“ Fälle zugänglich gemacht werden. Praxisnahes Lernen wird

unabhängig vom geographischen Aufenthaltsort der Studierenden möglich. Eine

Grundvoraussetzung sind (wie überall im IT-Bereich) ausreichende Bandbreiten für

die Übertragung. Die verfügbaren Bandbreiten können daher heute generell als

wesentlicher Standortfaktor betrachtet werden.

Telekonsultation in der navigations-unterstützten Dental-Implantologie

• Hochspezialisiertes Wissen wird ortsunabhängig zugänglich gemacht

Einfache Übertragung einer Datei mit Planungsdaten z.B. per e-mail



2.3. Der Telenavigations-Client

Eine neue Entwicklung auf dem Gebiet der Augmented Reality in Verbindung mit

Navigation ist der Telenavigations-Client vom Karl Landsteiner Institut für

Biotelematik (Dr. Michael Truppe). Die zentrale Idee dahinter ist es, den Datenstrom

aus dem Trackingsystem separat z.B. über das Internet zu übertragen. Die Zuseher

(z.B. Studierende oder Ärzte) laden bereits vorher das Datenmaterial der

bildgebenden Modalitäten (in der Regel CT und/oder MR), um während der

Operation keinen Videostream, sondern lediglich den Datenfluss aus dem

Trackingsystem zu empfangen. Mittels spezieller Software, die im Prinzip ein

vollständiges Navigationsprogramm ist, findet nun jeder Zuseher auf dem Remote-

Computer eine identische Situation wie am Operationscomputer vor. Allerdings

beschränkt sich diese Anwendung nicht auf das reine Zusehen, sondern ermöglicht

beliebige Modifikationen der Darstellungen (z.B. Schnitte, Ansichten, …), ohne den

Operationsverlauf zu stören.

IP-basiertes Videokonferenzsystem (Tandberg) Kostengünstigerer Betrieb als bei ISDN-basierten

Übertragungen

“Teleeduction”: Live-Übertragung von Operationen



“Teleeducation” – Spezieller Telenavigationsclient für intraoperative Navigation

• Intraoperative Navigation mit interaktiver Beteilgung externen Zuseher in Echtzeit

• Entwickelt vom Karl Landsteiner Institut für Biotelematik (Dr. Michael Truppe)

Telenavigations-Client

Karl Landsteiner Institut für Biotelematik, Wien

Die Daten aus dem Trackingsystem (Positionserfassung) werden über das Internet zu anderen Computern gestreamt, die als Client fungieren



Ein 3D-Modus bietet in Verbindung mit speziellen 3D-Brillen besonders anschauliche

dreidimensionale Darstellungen.

Telenavigations-Client

Karl Landsteiner Institut für Biotelematik, Wien

Jedem Teilnehmer steht faktisch ein eigenes, unabhängiges Navigationssystem identisch zu dem im Operationssaal verwendeten zur Verfügung

Karl Landsteiner Institute Biotelematics, Vienna

• 3D-Modul: dreidimensionales Sehen mit speziellen Brillen



2.4. Skalierung des Aufwandes Telemedizin-Anwendungen sind nicht a priori mit hohem oder geringem Aufwand

verbunden, sondern es gibt eine Reihe von Anwendungen, die sich in dieser Hinsicht

gravierend unterscheiden. Da dieser Aspekt insbesondere aus medizinökonomischer

Sicht relevant ist, sollen hier Beispiele für sinnvolle Anwendungen sowohl mit

geringem, als auch mit hohem tehnischem und finanziellen Aufwand gezeigt werden.

“Skalierung” – vom minimalen zum maximalen Aufwand …

• Minimaler Aufwand: Telekonsultation über herkömmliche UMTS-Handys bei endoskopischen Eingriffen

• Maximaler Aufwand: z.B. “Teleeducation” mit Übertragung für ein großes Auditorium in Spitzenqualität

Tele-Navigation via UMTS bei Kiefergelenks-Arthroskopie



UMTS- Telearthroskopie und Navigation

Navigationsbildschirm UND arthroskopisches Live-Video

Maximale Qualität – Live-OPs am ICOMS 2005 in Wien

AKH Kongresszentrum Hofburg



Im Übertragungswagen, der sonst für TV-Sendungen verwendet wird …

Live-OPs

Hofburg AKH Wien



Der Schnittplatz für die Regie der Live-OP

Live-OPs

Im Operationssaal und im Kongresszentrum:



3. Literatur

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Computerassistierte Chirurgie und Telemedizin · Das Prinzip ist einfach: Man wählt klar...

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