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Interaktive Phantomkörper: TUM-Wissenschaftler effektivieren Medizinerausbildung

13.02.2003 - (idw) Technische Universität München

Am Geburtensimulator lassen sich komplette Geburtsvorgänge verfolgen, der Kniesimulator ermöglicht am Phantom das Training von über 50 verschiedenen diagnostischen Knietests: Durch einen neuartigen Ansatz ist es Wissenschaftlern der TU München gelungen, Plastikorgane und künstliche Segmente aus dem Medizinstudium - bisher rein passive anatomische Lernobjekte - "zum Leben zu erwecken".


Am Geburtensimulator kann der Bediener einen kompletten Geburtsvorgang verfolgen und üben: zeitgleich an Phantom und Bildschirm
Ein miniaturisierter Gelenksimulator für den Heim- und Praxisgebrauch von Medizinstudenten oder für die Aufklärung von Patienten Dr. Robert Riener, Lehrstuhl für Steuerungs- und Regelungstechnik der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, und Dr. med. Rainer Burgkart, Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie am Klinikum rechts der Isar, entwickeln gemeinsam neue Lern- und Trainingsmethoden, die die Effizienz der medizinischen Ausbildung entscheidend steigern.

Kernkomponenten dieser neuartigen Technik sind Sensoren, Aktuatoren und eine Software, die mit einem Phantomkörper, etwa in der Form eines Kniegelenks, zu einem intelligenten System zusammengefügt werden. Berührt ein Bediener den Phantomkörper, werden die Berührkräfte erfasst und so weiterverarbeitet, dass sich der Phantomkörper wie ein echter Körper bewegt bzw. verhält. Über ein grafisches Display kann der Bediener zusätzlich ins Innere des Körpers sehen und die Bewegungen und Verformungen der internen anatomischen Strukturen beobachten. Über ein akustisches Display können zusätzlich Geräusche und Lautäußerungen des virtuellen Patienten erzeugt werden.

Ungünstiger Umstand der ärztlichen Ausbildung ist bislang, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht beliebig viele Patienten mit den gewünschten Pathologien verfügbar sind. Ersatzweise können anatomische Kunststoffmodelle, so genannte "Phantome", die medizinische Ausbildung unterstützen. Da diese Modelle jedoch nur passiv und daher sehr unrealistisch sind, entwickelten die Elektrotechniker und Mediziner der TUM gemeinsam den neuen Ansatz. Revolutionär daran ist, dass die passiven Phantome mit zusätzlicher Technik ausgestattet werden und sich so in Körper und Organe mit intelligenten Funktionen "verwandeln".

So kann der Bediener beim Geburtensimulator (Abbildung siehe attachment!) einen kompletten Geburtsvorgang am Phantom und am Monitor verfolgen und üben. Mit jeder simulierten Wehe ändern sich - wie im Kreissaal - die Herz-Kreislauf-Werte von Mutter und Kind. Falls es zu einem Geburtsstillstand kommt, kann das Kind mit Hilfe einer Geburtenzange aus dem Muttermund gezogen werden. Das funktioniert aber nur mit einiger Übung. Gelingt die Extraktion, so hört man am Ende das erlösende Schreien des Kindes.

Anwendung findet die neuartige Technik etwa auch in Form eines Gelenksimulators für die orthopädische Ausbildung. Im Rahmen des BMBF Verbundprojektes "VOR" arbeiten die Wissenschaftler unter der Leitung von Dr. Riener an der Entwicklung eines Kniesimulators, der das Training von über 50 verschiedenen diagnostischen Knietests ermöglicht. Der Bediener sieht dabei auch, wie sich Knochen, Meniskus und Bänder bewegen. Ist der Bediener zu wenig sensibel im Umgang, gibt der virtuelle Patient einen Schrei von sich. Auch Gelenkgeräusche lassen sich erhören.

Ein miniaturisierter Gelenksimulator ("Joyntstick"; Abbildung siehe attachment!), eine weitere Anwendung, kann für den Heim- und Praxisgebrauch von Medizinstudenten oder für die Aufklärung von Patienten verwendet werden. Im Bereich der interaktiven Anatomie ist es mit dem neuen Ansatz nun möglich, die Berührstelle an einem beliebigen 3D-Phantomkörper exakt zu detektieren und den berührten Bereich zu erkennen. Berührt beispielsweise ein Medizinstudent ein Organ eines Phantomtorsos, so wird ihm der Organname akustisch und grafisch mitgeteilt oder das passende Filmmaterial gezeigt.

Auch im Dentalbereich findet die neue Technik Anwendung. Ein interaktives Phantomgebiss kann für die Patientenaufklärung und die zahnmedizinische Ausbildung verwendet werden. Es lassen sich virtuell Kariesstellen detektieren, Löcher bohren, Zähne füllen, Zähne ziehen, Implantate und Prothesen einbringen.

Weiteres Bildmaterial ist auf Anfrage erhältlich.

Kontakt:

Dr. Robert Riener

Lehrstuhl für Steuerungs- und Regelungstechnik
TU München
Arcisstr. 21
80333 München
Tel.: (089) 289-23421 oder (089) 289-28396
Fax: (089) 289 28340
E-Mail: robert.riener@ei.tum.de
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