Endoguide: Endoskop mit 360-Grad-Ansicht

01. Nov. 2008 bis 30. Sept. 2011

Heutige Endoskope bieten dem Chirurgen einen begrenzten Blickwinkel von typischerweise 70 Grad. Dadurch kann der Arzt nur einen kleinen Ausschnitt seines Operationsbereichs betrachten. Eine Übersicht entsprechend dem natürlichen menschlichen Sichtfeld fehlt. Im Projekt Endoguide wird daher ein Endoskop mit 360-Grad-Ansicht entwickelt. Der Chirurg kann mit dem neuen Endoskop zunächst eine automatische Scan-Funktion durchführen, die einen Rundum-Blick liefert. Anschließend wird anhand des Scans durch eine Kombination passender Bilder auf mehreren Monitoren bzw. – um ein noch natürlicheres Seherlebnis zu erreichen – auf einer kuppelförmigen Leinwand ein 360-Grad-Bild erstellt. Parallel sieht der Chirurg immer ein Live-Bild von der Operation auf einem Monitor. Gleichzeitig kann dem Operateur auf dem 360-Grad-Bild graphisch angezeigt werden, welchen Ausschnitt des Panoramabildes er aktuell betrachtet. Dies ist ein wichtiges Element zur Navigation im Körper des Patienten. Die Fokussierung wird dabei automatisch erfolgen. Die Funktionen Zoomen und Änderung der Blickrichtung werden von dem Mediziner über ein kontaktloses, beispielsweise sprachsensitives, Interface gesteuert. Das Projekt wird in den nächsten drei Jahren im Rahmen der Innovationsallianz Virtuelle Techniken vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 6 Millionen Euro gefördert.

VISCOM entwickelt dafür zunächst einen virtuellen Prototypen (Simulator), der die Funktionalitäten eines lenkbaren Videoendoskops nachbildet, um bereits in einem frühen Stadium Anforderungen und Funktionsweise am Modell zu überprüfen. Die Forscher erstellen die Steuerungssoftware für den Simulator sowie die Videoverarbeitung und sorgen durch eine bildbasierte Nachverfolgung der Instrumente dafür, dass der Operateur mit Hilfe des Endoskops immer auch die Instrumente sieht. Auf Basis des Modells wird eine Requirement-Analyse durchgeführt, die die Grundlage für die zu entwickelnden optischen und mechanischen Komponenten sein wird.

Die Interaktion mit dem Endoskop soll für den Mediziner so intuitiv wie möglich gestaltet werden. So wird untersucht, welche Steuerungsarten, z.B. per Sprache oder Head Mounted Display mit Orientierungstracker, für diese Anwendung hinsichtlich Robustheit und Sicherheit am sinnvollsten sind.

Als weiterer Ansatz zu einer verbesserten minimal-invasiven Operationstechnik wird die Kombination individueller Patientendaten mit dem Endoskopbild erforscht. Dabei kann das 360-Grad-Bild oder das Live-Bild mit den Patientendaten angereichert werden. Sie können ebenfalls neben dem Bild angezeigt werden. So lässt sich die Navigation im Körper erleichtern, indem gezielt Punkte angefahren werden, welche in der Operationsvorbereitung bestimmt wurden. Die Forscher von VISCOM entwickeln eine Software, damit diese Körperstellen während der Operation im Bild markiert werden. So wird die Suche erleichtert und keine wichtige Stelle vergessen.