SFB 414:  Informationstechnik in der Medizin - Rechner- und sensorgestützte Chirurgie

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung von 1996 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5480208

Im Rahmen des gemeinsamen Sonderforschungsbereichs 414 haben sich die Universitäten in Karlsruhe und Heidelberg und das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) zusammengeschlossen, um rechnerintegrierte Methoden zur Unterstützung des Chirurgen zu erforschen und für die klinische Praxis zur Verfügung zu stellen. Am Beispiel von Pilotprojekten in den Anwendungsgebieten Herzchirurgie und Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie werden Problemlösungen und Prototypensysteme erarbeitet. Die Forschungsarbeiten gehen hierbei von konkreten chirurgischen Fragestellungen aus. Übergeordnetes Ziel der rechnergestützten Chirurgie ist, Operationen effizienter, ökonomischer, mit größerer Qualität und mehr Sicherheit durchzuführen. Zentral sind die bildgebenden Verfahren und die rechnergestützte Operationsplanung.Ziel der Querschnittsprojekte in der aktuellen dritten Phase ist es, die Methoden und Werkzeuge für Modellieren, Segmentieren und Visualisieren und zur Qualitätssicherung für chirurgische Eingriffe im Kopf- und Herzbereich weiter zu entwickeln. Die Methoden sollen exemplarisch in den Kopf- und Herzprojekten in Demonstratoren für knochenverlagernde Operationen (Kopf) als auch für Weichteiloperationen (Herz) eingesetzt und im Tierversuch sowie klinisch evaluiert werden. Ziel des Kopfbereiches in der dritten Phase ist die Weiterentwicklung der Teilsysteme Chirurgierobotersystem, Operationsplanungs-, Operationssteuerungssystem, projektor- und brillenbasierte Erweiterte Realität, zu einem Demonstrator, der wesentliche Phasen und Methoden der sensor- und rechnergestützten Mund-Kiefer-Gesichts-Chirurgie umfasst. Eine intensive Evaluation soll erfolgen. Ziel des Herzbereichs der dritten Phase ist es, die verfügbaren Verfahren und Modelle, die in der zweiten Phase entwickelt wurden, weiter zu entwickeln und ihre Handhabung in der klinischen Routine zu erproben. Dies umfasst die Operationsplanung und Therapiekontrolle mittels 3D/4D funktioneller Bildgebung, die Perfusions-Kontraktilitäts-Kopplung, die Herz-Lungen-Maschine als autonomes intelligentes System, die elektrophysiologische und morphologische Remodellierung der Ventrikel und die rechnergestützte chirurgische Rekonstruktion von Herzkranzgefäßen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A - Allgemeine Infrastruktur, Datensicherheit und Kommunikation (Teilprojektleiter Düber, Christoph ;  Mühling, Joachim ;  Wörn, Heinz )
• H01 - Klinische Applikation und Entwicklung dreidimensionaler Verfahren: Unterstützung der Diagnostik und Therapie (Teilprojektleiter Hagl, Siegfried ;  Meinzer, Hans-Peter ;  de Simone, Raffaele ;  Wolf, Ivo )
• H2 - Ventrikulo-arterielle-Kopplung im kleinen Kreislauf (Teilprojektleiter Szabó, Ph.D., Gábor )
• H3 - Automatisierung der Herz-Lungen-Maschine (Teilprojektleiter Hagl, Siegfried ;  Kiencke, Uwe )
• H4 - Rechnergestützte Planung, Simulation und Validierung herzchirurgischer Eingriffe (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Dössel, Olaf ;  Osswald, Brigitte R. )
• H5 - Rechnergestützte chrirugische Rekonstruktion von Herzklappen und der großen herznahen Gefäße (Teilprojektleiter Beller, Carsten ;  Dillmann, Rüdiger ;  Hagl, Siegfried )
• K1 - Operationsplanung und -steuerung in der Chirurgie (Teilprojektleiter Mühling, Joachim ;  Raczkowsky, Jörg ;  Wörn, Heinz )
• K2 - Navigation (Teilprojektleiter Kiencke, Uwe )
• K3 - Roboterunterstützter Operationsarbeitsplatz (Teilprojektleiter Hassfeld, Stefan ;  Mühling, Joachim ;  Wörn, Heinz )
• K4 - Erweiterte Realität in der Chirurgie (Teilprojektleiter Dillmann, Rüdiger ;  Marmulla, Rüdiger ;  Wörn, Heinz )
• Q1 - Aufbereitung medizinischer Bilddaten: Diagnoseunterstützung (Teilprojektleiter Hassfeld, Stefan ;  Mende, Ulrich ;  Raczkowsky, Jörg ;  Wörn, Heinz )
• Q2 - Methodenevaluierung (Teilprojektleiter Hassfeld, Stefan ;  Szabó, Ph.D., Gábor )
• Q3 - Optimierung und Weiterentwicklung der 3D-Segmentierung sowie Integration in eine Open-Source Plattform zur Veröffentlichung der innerhalb des SFB erarbeiteten Erkenntnisse (Teilprojektleiter Meinzer, Hans-Peter ;  Wolf, Ivo )
• Q4 - Modellierung von Gewebestrukturen zur Darstellung operativer Veränderungen (Teilprojektleiter Dillmann, Rüdiger )
• Q5 - Ein graphisches Simulationssystem für chirurgische Eingriffe (Teilprojektleiter Dillmann, Rüdiger )
• Q6 - Datenschutz und Systemsicherheit für die medizinische Informationsverarbeitung (Teilprojektleiter Beth, Thomas ;  Georgi, Max Armin ;  Walz, Michael )

• Antragstellende Institution: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ; Campus Süd (aufgelöst)
• Beteiligte Hochschule: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Sprecher: Professor Dr. Joachim Mühling, bis 6/2006 (†); Professor Dr.-Ing. Heinz Wörn