Patienten-individualisierte Resektionsplanung in der Leberchirurgie durch 3D Druck und Virtuelle Realität (i-LiVR)

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Tobias Huber
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490729183

Jährlich werden in Deutschland etwa 30.000 Patienten mit bösartigen lebereigenen Tumoren oder Metastasen operiert. Die technische sowie funktionelle Resektabilität im Rahmen kurativer Therapieansätze bezeichnet die Möglichkeit der kompletten Tumorentfernung unter Bewahrung eines ausreichend großen Restlebervolumens. Die Leber ist ein stark durchblutetes parenchymatöses Organ, das Operateure vor große technische Herausforderungen stellen kann. Dies wird durch eine enorme individuelle Variabilität der Gefäßanatomie noch verstärkt. Eine Leberresektion setzt somit eine genaue präoperative Planung des Eingriffes voraus. Diese erfolgt aktuell anhand verschiedener Schnittbildgebungen als zweidimensionale Darstellung. Die dreidimensionale Transformation erfolgt in der Regel durch die Vorstellungskraft des Operateurs. Computerbasierte Verfahren bieten die Möglichkeit einer 3D-Rekonstruktion. Die Darstellung dieser 3D-Rekonstruktionen erfolgt normalerweise als interaktive PDF Datei an einem konventionellen Bildschirm. Der 3D Druck ermöglicht mittlerweile eine Planung mit Hilfe eines 3D-gedruckten Modells. Mit den Techniken der virtuellen Realität können Organmodelle ebenfalls dargestellt werden. Eine eigens entwickelte Applikation ermöglicht die virtuelle Darstellung einer individuellen 3D Leberrekonstruktion. Dabei ist eine vielseitige und simultane Interaktion auch mit mehreren Benutzern möglich. Die Auswirkungen der unterschiedlichen 3D Darstellungen auf die Operationsplanung sind bislang nicht untersucht. Das beantragte Projekt stellt eine monozentrische klinische Studie dar, bei der im Rahmen leberchirurgischer Eingriffe die genannten Darstellungsformen randomisiert zum Einsatz kommen und vergleichend untersucht werden. Dem Operationsteam wird innerhalb von 48h vor der Leberoperation die Anatomie demonstriert. Bei Studieneinschluss werden die Patienten in eine von 4 Gruppen randomisiert: Kontrollgruppe; 3D PDF; 3D Druck; 3D Virtual Reality. Die präoperativ verfügbaren Schnittbilder stehen in allen Gruppen zur Verfügung. Die Hauptfragestellung stellt die Änderungen des Resektionsvolumens sowie eine Veränderung des Operationsplanes dar. Darüber hinaus wird die Präferenz der Demonstrationsmodalität Operationsteams erfasst. Intra- und postoperative Daten sowie Komplikationen werden ebenfalls analysiert. Die Innovation des Projektes liegt in der erstmaligen klinischen Evaluation mehrerer dreidimensionaler Darstellungsformen zur Operationsplanung vor leberchirurgischen Eingriffen. Aufgrund der großen Expertise in den wissenschaftlichen und klinischen Schwerpunkten Leberchirurgie und chirurgische Simulation und der exzellenten Kooperation mit Informatikern stellt dies ein Alleinstellungsmerkmal der Projektgruppe dar. Die Bereiche individualisierte onkologische Medizin einerseits sowie die Entwicklung und Verwendung modernster Technologien wie der 3D Druck oder die Virtuelle Realität andererseits besitzt in der Chirurgie ein hohes Innovationspotential.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen