Leber in 3D
Operieren, ohne den Patienten aufzuschneiden – die Software OrganNicer des Deutschen Krebsforschungszentrums revolutioniert die Operationsplanung für Chirurgen.
Körperinnere 3D-Bilder
Zur besten Sendezeit
Wer in den TV-Nachrichten erwähnt werden will, der muss entweder ein wichtiger Politiker sein oder ein berühmter Sportler, Künstler oder sonstwie Prominenter. Wissenschaftler haben es da viel schwerer, auch wenn ihre Leistungen unser Leben mitunter mehr verändern als die der Politiker. Und so war es schon ungewöhnlich, dass am 26. Juli 2005 in Deutschlands Nachrichtenschlachtschiff „Tagesthemen“ Prof. Hans-Peter Meinzer vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg vorgestellt wurde.
Als „Durchbruch“ in der Chirurgie kündigte TV-Moderator Ulrich Wickert Meinzers Entwicklung an. Und was über den Bildschirm flimmerte, war tatsächlich außergewöhnlich: Auf einem Computermonitor schwebten Leber und Bauchspeicheldrüse einer Patientin, die am nächsten Tag operiert werden sollte. Mit ein paar Mausklicks nahmen Chirurgen Teile der Organe weg, um die Vorgehensweise bei dem anstehenden Eingriff zu planen. Auch später im Operationssaal warfen sie immer wieder einen Blick auf den Bildschirm, um sich zu orientieren.
Ein "Exot" revolutioniert die Operationstechnik
Bisher mussten sich Chirurgen Schritt für Schritt im Blindflug vortasten – „eine Planung der Schnitte fand oft erst statt, wenn der Patient schon geöffnet auf dem OP-Tisch lag“, so Meinzer, der mit der Software zur dreidimensionalen Darstellung von Organen helfen will, Eingriffe sicherer zu machen. Als Informatiker bezeichnet er sich selbst als „Exot“ am DKFZ, wo er mit seiner Gruppe von Fachkollegen der Abteilung Medizinische und Biologische Informatik dort forscht, wo normalerweise Biologen und Mediziner das Sagen haben.
Meinzer ist Pionier auf seinem Gebiet. Seit den achtziger Jahren beschäftigt er sich mit der Frage, wie man aus den Schichtaufnahmen, die ein Computertomograph (CT) liefert, im Rechner dreidimensionale Bilder zusammensetzen kann. Auf den ersten Bildern waren nur „Schatten im Nebel“ zu erkennen, gibt Meinzer zu, doch dann wurde man immer besser. „Mittlerweile sind wir weltweit führend bei der Visualisierung von Organen“. Sein Team am DKFZ war als erstes in der Lage, die Bauchspeicheldrüse so darzustellen, wie sie der Chirurg im Patienten sieht. Und bei der Darstellung der Leber sind die Heidelberger allen voraus. Zwar sieht das Organ auch bei anderen Programmen realitätsnah aus, doch in den OP-Alltag schaffte es keiner der Konkurrenten.
Navigationssystem durchs Körperinnere
Für Chirurgen ist OrganNicer – so der Name der 3D-Software – ein Segen. Denn andere Visualisierungsprogramme, zum Beispiel die der Hersteller von Computer- und Kernspintomographen, beschränken sich meist auf die Darstellung von Knochen oder Blutgefäßen, in die zuvor Kontrastmittel gespritzt wurde. Stark durchblutete Organe wie die Leber sind mit dieser Methode nur schwer in eine dreidimensionale Darstellung umzusetzen, denn Konturen lassen sich kaum erkennen.
Die inneren Organe sehen bei jedem Patienten völlig anders aus und sind zum Teil kompliziert gekrümmt, Heikel sind besonders Operationen an der Bauchspeicheldrüse und der Leber. Letztere ist von Blutgefäßen durchsetzt, die man bei einer Operation nicht verletzen darf, etwa bei der Entfernung von Krebs-Metastasen oder einer Transplantation, bei der einer gesunden Person ein Stück Leber entnommen und einem kranken Patienten direkt wieder eingepflanzt wird.
OrganNicer, das 2003 mit dem ersten Platz des doIT-Software-Awards ausgezeichnet wurde, ist für den Chirurgen wie eine Art Navigationssystem durchs Organ. Es berechnet die Lage von Tumoren, Blutgefäßen und gesunden Regionen des Organs und markiert diese Teile in der 3D-Darstellung. So sieht der Mediziner gleich, was er wegschneiden und welche Blutgefäße er keinesfalls verletzen darf und wo er seine Schnitte setzen muss.
Die Schnittführung ist bei komplizierten Organen wie der Leber sehr schwierig, weil der Operateur mehrfach „um die Ecke“ schneiden muss. „Je mehr Informationen ich bekomme, um so besser für die Operation und natürlich auch für den Patienten“, lobt Chirurg Markus Büchler von der Universitätsklinik Heidelberg. Die räumliche Orientierung aus den CT-Schichtbildern zu lesen, ist selbst mit dem besten räumlichen Vorstellungsvermögen unmöglich – vor allem bei Organen, die schräg durch den Körper laufen. „Ich kann mir das nicht vorstellen“, gibt Meinzer zu, „und ich kenne auch niemand, der das kann.“
Virtuelle Übungsschnitte
OrganNicer ist noch lange nicht ausgereizt, glaubt Meinzer. Es soll in Zukunft um ein Werkzeug ergänzt werden, das den Chirurgen erlaubt, virtuell Übungsschnitte zu setzen und zwar so, dass es sich echt anfühlt. Zwar gibt es bereits Instrumente, die mit dem Computer verbunden sind und über kleine Elektromotoren einen Widerstand spüren lassen, wenn man in ein Objekt hineinschneidet. Das Problem: „Das Organ verformt sich unter dem Druck und das muss die Software simulieren“, sagt Meinzer – und das sei derzeit noch ein hartes Stück Arbeit.
Für Meinzers Gruppe wird die Beratung bei der Operationsplanung zunehmend Alltag. Dabei kommen die Anfragen aus aller Welt: „Immer wenn es knifflig wird, fragen sie uns“, so Meinzer. Daher will er mit dem DKFZ nun eine Firma für softwaregestützte Operationsplanung gründen. Mit im Boot wird Siemens sein, Weltmarktführer für Kernspin- und Computertomographen. Kliniken können dort in Zukunft ihre Schichtbilder zu 3D-Bildern zusammensetzen lassen und erhalten von den Experten Rat für die beste Operationsstrategie. In welcher Stadt der Sitz der Firma sein wird, will Hans-Peter Meinzer noch nicht verraten – es wird aber auf jeden Fall in Baden-Württemberg sein. Einen besseren Standort gebe es für ihn nicht: „Ich kann mir nicht vorstellen, irgendwo sonst so motivierte und qualifizierte Mitarbeiter zu finden“, schwärmt Meinzer.
Tagesthemen-Beitrag: Tagesthemenbeitrag
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