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OP-Simulation

Realistisches Organmodell zur chirurgischen Ausbildung

| Redakteur: Julia Mutzbauer

Im Gegensatz zu angehend Piloten, die in einem Flugsimulator trainieren können, haben Chirurgen nur sehr begrenzten Zugang zu Simulatoren. Darum haben Grundlagenforscher des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme und der Universität Stuttgart eine realistische Prostata-Attrappe entwickelt, um die Ausbildung von Chirurgen zu verbessern.

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Grundlagenforscher des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme und der Universität Stuttgart haben eine realistische Prostata-Attrappe für die Simulation von operativen Eingriffen entwickelt
Grundlagenforscher des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme und der Universität Stuttgart haben eine realistische Prostata-Attrappe für die Simulation von operativen Eingriffen entwickelt
(© BillionPhotos.com - stock.adobe.com)

Mithilfe der Prostata-Atrappe des Wissenschaftler-Teams um Dr. Tian Qiu, Leiter der Cyber Valley Forschungsgruppe „Biomedizinische Mikrosysteme“, und Professor Peer Fischer vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart können Chirurgen eine realistische, operative Entfernung der Drüse simulieren. Dabei soll die Attrappe aus Materialien bestehen, die sich wie echtes Gewebe verhalten würden.

Das realistische Modell sei im 3D-Druck hergestellt und anschließend modelliert worden. Die Forscher hätten dafür spezielle biomimetische Materialien verwendet, um die richtige Festigkeit, ein realitätsgetreues Aussehen und Interaktion mit dem Operationsbesteck zu gewährleisten. Außerdem hätten die Forscher bildgebende Kontrastmittel hinzu gefügt, die erst nach der Operation die beiden verschiedenen Zonen sichtbar machten. Dadurch könne der Chirurg erstmals eine Rückmeldung über die Genauigkeit der Resektion erhalten.

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Nach der Entwicklung wurde das Organmodell von einem Ärzteteam der Urologie des Universitätsklinikums Freiburg getestet. Das Freiburger Ärzteteam habe dabei mit der gleichen Ausrüstung, mit der solche Eingriffe normalerweise vorgenommen werden, operiert. Mithilfe der Attrappe sei das Ergebnis der Operation deutlich visualisiert worden, was bei echten Patienten unmöglich sei. Die Wissenschaftler haben dafür ein Bewertungssystem entwickelt, um angehenden Chirurgen unmittelbar nach dem Training Feedback geben zu können.

Die neue Prostata-Attrappe könne helfen, wertvolle Erfahrung zu sammeln. An ihr soll der Chirurg lernen können, ohne das Risiko einzugehen, einen Fehler bei einem Patienten zu machen. „Das künstliche Organ fühlt sich sehr realistisch an, die Operation fühlt sich an wie eine an einem echten Patienten,“ beschreibt Professor Arkadiusz Miernik, Oberarzt für Urologie und Sektionsleiter Urotechnologie am Universitätsklinikum Freiburg.

Miernik fügt hinzu: „Ich bin mir sicher, solch ein Modell wird die chirurgische Ausbildung verändern. Im Vergleich zu Kadaver- oder Tiermodellen ist es wesentlich angenehmer in der Handhabung, spart Zeit und Geld und kann für spezielle Verfahren ausgelegt werden. Und es liefert wertvolles Feedback, wie man seine chirurgischen Fähigkeiten verbessern kann.“

Nach den Angaben der Wissenschaftler würden 80 Prozent aller Männer irgendwann an der Vergrößerung der Prostata, der so genannten gutartigen Prostatahyperplasie (BPH) leiden. „Die BPH kann operativ behandelt werden, am häufigsten in einem minimal-invasiven Verfahren, der sogenannten transurethralen Resektion der Prostata (TURP). TURP ist ein chirurgischer Eingriff, bei der die Prostata über die Harnröhre (Urethra) komplett oder teilweise entfernt wird. Während der Operation wird ein starres Endoskop durch die Harnröhre des Patienten eingeführt. Mittels einer sogenannten elektrischen Hochfrequenz-Schlinge durchtrennt der Chirurg das Gewebe und verödet gleichzeitig die Schnittstellen. Während das Innere der Prostata entfernt wird, muss die periphere Zone erhalten bleiben“, so die Wissenschaftler.

Ein erfahrener Chirurg sei in der Lage, die inneren und äußeren Zonen anhand der taktilen Rückmeldung des Endoskops und dem Aussehen des Gewebes zu unterscheiden. Die Aneignung dieser Fähigkeit erfordere jedoch viel Übung.

Das Forscherteam der Cyber Valley Forschungsgruppe „Biomedizinische Mikrosysteme“ an der Universität Stuttgart, und Peer Fischer, Professor für Physikalische Chemie an der Universität Stuttgart und Leiter des „Mikro, Nano und Molekulare Systeme“ Labors am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart, wollen noch weitere Organmodelle entwickeln, um damit auch andere chirurgische Verfahren, einschließlich neuer Roboteroperationen, optimieren zu können. Das oberste Ziel sei einen umfassenden und realistischen chirurgischen Simulator zu entwickeln.

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