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4D-Simulator-Durchbruch in der Gehirnchirurgie

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Aneurysmaoperationen im Gehirn zählen zu den heikelsten Eingriffen in der Neurochirurgie. Bei der Wahl der Eingriffsart, der Planung der Route und der Durchführung der äußerst heiklen Eingriffe am Blutgefäß werden höchste Anforderungen an die Chirurgen gestellt.

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Eine neue Trainingstechnologie, die gemeinsam vom Inselspital, dem Universitätsspital Bern und dem ARTORG Zentrum der Universität Bern entwickelt wurde, wird die Patientensicherheit bei zukünftigen Eingriffen weiter erhöhen: Ein neuer 4D-Simulator ermöglicht die Planung, Prüfung und Optimierung des Eingriffs an einem exakten 4D-Modell, das auch Blut, Gefäße und Puls nachbildet.

Etwa 2 von 100 Erwachsenen haben ein Aneurysma, eine ballonartige Erweiterung einer Hirnarterie, sehr oft ohne es zu spüren oder zu wissen. Abhängig von seiner Größe und Stabilität besteht die Gefahr, dass ein Aneurysma reißt und eine Hirnblutung auslöst. Die neurochirurgische Behandlung von Hirnaneurysmen ist aufgrund ihrer einzigartigen anatomischen Merkmale, ihrer Lage und der Beteiligung von Blutgefäßen eine Herausforderung. Aus diesem Grund ist eine sorgfältige Abwägung zwischen dem Risiko einer Ruptur und den Risiken einer Operation notwendig. Komplikationen während der Operation sind zwar selten, können aber weitreichende Folgen haben. Die Minimierung der Risiken einer Operation hat daher oberste Priorität.

Ein Team von Spezialisten der beiden Abteilungen für Neurochirurgie und Interventionelle Neuroradiologie des Inselspitals und des ARTORG Zentrums der Universität Bern hat eine preisgekrönte 4D-Simulatortechnologie entwickelt, die sich dem Training von neurochirurgischen Clipping- (Abklemmen des Aneurysmas) und endovaskulären Coiling-Eingriffen (Auffüllen der Aneurysma-Höhle) widmet.

Der Simulator reproduziert das visuelle und haptische Erlebnis des Eingriffs auf der Grundlage dreidimensionaler realistischer Nachbildungen von Schädel, Gehirn und Blutgefäßen der Anatomie des Patienten. Im Simulator finden die Spezialisten genau die 1:1-Situation vor, die später in der realen Operation entsteht. Diese Erweiterung zur 4D-Physiksimulation ist weltweit einzigartig. Sie modelliert exakt die Blutgefäße, den Puls, den Blutfluss und die zeitlichen Aspekte des Eingriffs.

Der 4D-Simulator wird sowohl für die Planung des eigentlichen Clipping- und Coiling-Eingriffs als auch für das realistische Üben eines realen Falles eingesetzt. Durch die verbesserte Planung und das Üben vor dem Eingriff wird das Risiko von Komplikationen konsequent reduziert.

Chirurgische Eingriffe am Gehirn haben für die Patienten eine ausgeprägte emotionale Komponente. Der Erfolg einer Operation wird durch eine positive Einstellung und den Abbau von Ängsten zusätzlich begünstigt. Die 4D-Simulationstechnologie ermöglicht es, dem Patienten den gesamten Eingriff in einer 1:1-Situation aufzuklären und zu erklären, um die Motivation des Patienten positiv zu unterstützen.

Auch für die Aus- und Weiterbildung von neurochirurgischen und neuroradiologischen Fachärzten bietet der 4D-Simulator neue Dimensionen. Ärzte können durch das Training am 4D-Simulator sowohl während ihrer Facharztausbildung als auch bei anschließenden Vertiefungskursen für Fachärzte wertvolle Erfahrungen sammeln. Insbesondere im Rahmen der Ausbildung besteht auch die Möglichkeit, die Leistung der Operateure selbst zu quantifizieren und zu vergleichen. Ein erster Kurs dieser Art ist für den Sommer 2021 in Bern geplant.

Dr. David Bervini, (Neurochirurg) und Doktorand Fredrick Johnson Joseph (biomedizinischer Ingenieur) werden im Januar 2021 SurgeonsLab gründen. Dieses dynamische Start-up wird den neuen 4D-Simulator zusammen mit einer Reihe von Dienstleistungen im Bereich Training und Pre-OP-Innovationen im Bereich der Gehirnchirurgie produzieren und weiterentwickeln. Dabei setzen sie auf einen hochrangigen Beirat und die Unterstützung internationaler Experten wie Prof. Andreas Raabe und Prof. Stefan Weber. Zukünftige Entwicklungsschritte werden Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI) und schließlich der Robotik einbeziehen.