Navigation and Visualisation in Endovascular Aortic Repair (Nav EVAR)

Projektbeschreibung

Nav EVAR (Navigated Contrast-Agent and Radiation Sparing Endovascular Aortic Repair)

Ein grundsätzliches Problem der endovaskulären Therapie von Aortenaneurysmen ist die – ins-besondere für das chirurgische Team – außerordentlich hohe Strahlenbelastung durch die fortwährende Röntgenbildgebung während der Operation. Zudem macht diese Durchleuchtung die Gabe von hohen Dosen nephrotoxischer Kontrastmittel notwendig, um die Blutgefäße des Patienten im Röntgenbild sichtbar zu machen. Die Lösung dieser Probleme ist das Ziel des BMBF-gefördertes Projekts Nav EVAR.

Das Institut für Robotik und Kognitive Systeme der Universität zu Lübeck (ROB Lübeck) ist einer von drei technischen Partnern im Projekt und verfügt insbesondere über weitreichende Kompetenzen im Bereich der medizinischen Robotik und Navigation. Das ROB Lübeck ist in das Teilprojekt involviert welches die folgenden wesentlichen Punkte umfasst:

  • Wie kann die Position eines endovaskulären Katheters ohne Röntgenbildgebung und Kontrastmittelgabe bestimmt werden?

  • Wie können das Bild und die Daten zusammen mit der Katheterposition während der Operation für den Chirurgen verständlich visualisiert werden?

  • Welche Genauigkeit ist erzielbar und kann eventuell vollständig auf Röntgenbildgebung verzichtet werden?

Für all diese Fragestellungen bestehen Lösungsansätze, die von den Antragstellern gemeinsam diskutiert und erarbeitet wurden und nun zu einem Demonstrator ausgebaut werden sollen. Insbesondere der Einsatz modernster Verfahren zur Lokalisation von Glasfasern mit Hilfe von Bragg-Gittern im Fasermantel sowie spezieller Augmented-Reality-Technologie (Microsoft HoloLens) machen die Alleinstellungsmerkmale des Projekts aus. Robotergestützter 3D-Ultraschall ist eine wegweisende technologische Alternative zur Röntgenbildgebung, die ebenfalls im Projekt als mögliche Lösung für die Lokalisierung des Katheters untersucht werden soll.

Der Ansatz des Teilvorhabens beinhaltet die Navigation, die Visualisierung, die Konstruktion endovaskulärer Hardware, die Eingriffsplanung und Modellbildung sowie um Validierung und Dokumentation. Als Arbeitsschritte sind die Erforschung und Realisierung einer kombinierten Navigationslösung (elektromagnetisches und Glasfaser-Tracking), die Augmented-Reality-Visualisierung, die Patientenlokalisation durch Oberflächentracking, roboterassistierte 3D-Ultraschallnavigation sowie die Validierung der Genauigkeiten der einzelnen Ansätze.

Auch die Verwertung der Ergebnisse soll gemeinschaftlich, wenn auch mit unterschiedlichen Schwerpunkten, erfolgen. Eine kommerzielle Verwertung wird durch die Kooperationspartner Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS und Medizinisches Laserzentrum Lübeck sowie mittelfristig durch eine geplante Ausgründung stattfinden. Die wissenschaftliche Verwertung (z.B. die Erforschung weiterer Einsatzbereiche, die Integration neuer Technologien und die Konzeption von Anschlussprojekten) wird durch die universitären Partner ROB Lübeck und den Kliniken für Chirurgie und Radiologie des Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) übernommen.

Veröffentlichungen

Verantwortlich

2018

Felix von Haxthausen, Floris Ernst, Ralf Bruder and Verónica García-Vázquez, Real-Time Streaming of 3D Ultrasound Data to HoloLens, in: 52nd Annual Conference of the German Society for Biomedical Engineering (BMT 2018), Aachen (Germany), 2018
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Felix von Haxthausen, Floris Ernst, Ralf Bruder and Verónica García-Vázquez, Streaming of 3D Data from Ultrasound Systems to Augmented Reality Glasses (HoloLens), in: Tagungsgband der 17. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie (CURAC), Leipzig (Germany), pages 2-3, Thomas Neumuth, Andreas Melzer, Claire Chalopin, 2018
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Sonja Jäckle, Felix von Haxthausen, Verónica García-Vázquez, Christian Schumann, Markus Kleemann, Floris Ernst and Nils Papenberg, Visuelle Unterstützung bei endovaskulären Eingriffen durch Darstellung einer virtuellen Angioskopie auf der HoloLens, in: 34. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Gefäßchirurgie und Gefäßmedizin (DGG), Bonn (Germany), 2018
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2017

Marco Horn, Jan Peter Goltz, Erik Stahlberg, Nils Papenberg, Floris Ernst and Markus Kleemann, Endovascular interventions proceeded under contrast agent and radiation sparing using navigation and imaging techniques for holographic visualisation, European Symposium on Vascular Biomaterials, Strasbourg (France), pages 173-180, 2017
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Ivo Kuhlemann, Markus Kleemann, Philipp Jauer, Achim Schweikard and Floris Ernst, Towards X-ray free endovascular interventions - Using HoloLens for on-line holographic visualization (2017), in: Healthcare Technology Letters, 4:5(184-187)
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2015

Marco Horn, Jan Nolde, Jan Peter Goltz, Jörg Barkhausen, Wolfgang Schade, Christian Waltermann, Jan Modersitzki, Janine Olesch, Nils Papenberg, Tobias Keck and Markus Kleemann, Ein Prototyp für die navigierte Implantation von Aortenstentprothesen zur Reduzierung der Kontrastmittel- und Strahlenbelastung: Das Nav-CARS-EVAR-Konzept (Navigated-Contrast-Agent and Radiation Sparing Endovascular Aortic Repair) (2015), in: Zentralblatt für Chirurgie, 140:05(493-499)
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