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Automatisierter Online-Service zur Anfertigung patientenindividueller 3D-Modelle für die Unterstützung von Therapieentscheidungen



Die Lebensweisheit „Man kann in einen Menschen nicht hineinsehen“ stimmt schon seit Wilhelm Conrad Röntgen nicht mehr. Schichtbilder aus bildgebenden Verfahren, wie CT oder MRT, bieten Ärzten Einblicke in die Anatomie ihrer Patienten. Sie können allerdings nur in beschränktem Maße eine räumliche Vorstellung von Organen und deren Lage zueinander vermitteln. Dies ist jedoch in weiten Bereichen der Operations- und Therapieplanung und auch im dazugehörigen Austausch mit dem Patienten unerlässlich.

Anschauliche dreidimensionale Modelle (3D-Modelle), die aus den medizinischen Bilddaten des Patienten gewonnen werden, könnten diesbezüglich sowohl für den Arzt als auch den Patienten eine bedeutende Entscheidungshilfe sein. Das gilt sowohl für die virtuellen 3D-Modelle, deren äußeren und inneren Formen (Morphologien) am Computer interaktiv von allen Seiten leicht betrachtet werden können, als auch die daraus additiv gefertigten plastischen 3D-Modelle (z.B. via 3D-Druck).

Ihre Herstellung erfordert allerdings viele manuelle Arbeitsschritte, die von internen Experten oder Dienstleistern in enger Absprachen mit dem Arzt vorgenommen werden. Durch den hohen zeitlichen Aufwand, den dieser Arbeitsablauf mit sich bringt, ist dieser jedoch nur schwer in den Klinikalltag integrierbar.





Gemeinsam mit der Computer-Assisted Surgery Group von Jun.-Prof. Dr. Christian Hansen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg stellen wir uns der Herausforderung, die Verwendung patientenindividueller 3D-Modelle in der klinischen Routine zu ermöglichen. Das Projekt läuft vom 01.11.2016 bis 31.10.2019 und wird durch die Europäische Union und das Land Sachsen-Anhalt gefördert.

Unsere Vision ist es, den medizinischen Experten eine Plattform zu bieten, über die die Modellgenerierung und -fertigung unkompliziert intern oder extern weitergegeben werden können und über die die Kommunikation vereinfacht wird. Dazu sollen Mediziner nicht nur die Bilddaten ihrer Patienten sicher hochladen können, sondern diese auch für die Experten, die die Daten weiterverarbeiten, annotieren und zum Teil sogar selbst segmentieren können, jederzeit und von verschiedenen lokalen oder mobilen Geräten. Dazu werden im Rahmen des Forschungsprojektes intelligente Interaktionstechniken, (Teil-)Automatisierungen von Bildanalyse- und Segmentierungstechniken, entsprechende Schnittstellen und weitere innovative Online-Services erforscht und entwickelt.

Wir fokussieren uns in der Entwicklung auf Prostatakrebs. Mit einer großen Anzahl an Faktoren, die Einfluss auf die Heilungschancen sowie Therapiemöglichkeiten haben, ist er ein charakteristischer Anwendungsfall und eignet sich daher sehr gut als Exempel sowie zur späteren Ausweitung auf weitere Krankheitsbilder.

Hintergrundinformationen zum Krankheitsbild und zur Motivation

Prostatakrebs ist bei Männern die häufigste Krebserkrankung und nach Lungen- und Darmkrebs die dritthäufigste krebsbedingte Todesursache in Deutschland. Viele Tumore werden zufällig entdeckt, oder wachsen so langsam, dass sie niemals zu Beschwerden führen. Aber auch Vorsorgeuntersuchen führen dazu, dass die Mehrzahl der Tumoren in einem frühen Stadium diagnostiziert werden. Dann bieten sich gute Heilungschancen. Wenn der Tumor allerdings auf andere Organe übergegriffen hat, kann der Patient meist nur noch palliativ behandelt werden.

Neben dem Stadium hat auch die Morphologie des Tumors einen großen Einfluss auf die Therapie und Überlebenschancen. Das Spektrum an Therapiemöglichkeiten reicht von aktiver Überwachung bis hin zu Chemotherapie, Strahlentherapie oder operativer Entfernung, welche starke Nebenwirkungen und Schädigungen an umliegenden Organen zur Folge haben. Um unnötige Schädigungen zu vermeiden, ist eine sehr genaue Diagnose und auch Therapieplanung entscheidend. Die Erfolge, die in der medizinischen Bildgebung erzielt werden, bestärken uns in dem Vorhaben, die generierten 2D-Schichtaufnahmen mithilfe von 3D-Darstellungen und 3D-Modellen verständlicher, besser auswertbar und für mehr Anwendungsbereiche nutzbar zu machen.

Projektpartner und Forschungsförderung

Das Projekt "Automatisierter Online-Service zur Anfertigung patientenindividueller 3D-Modelle für die Unterstützung von Therapieentscheidungen" wurde durch das Bundesland Sachsen Anhalt und die Europäische Union gefördert. 
Zu unseren Projektpartnern gehören:

www.europa.sachsen-anhalt.de
www.inf.ovgu.de