Förderung:
Dieses Projekt wurde kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).

Gesamtziel des Vorhabens:
Das primäre Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines hochdetaillierten CAE-Modells des menschlichen Herzens. Dieses soll auf Basis von verschiedenen Bildgebungsverfahren generiert werden. So werden im Rahmen des Projektes sowohl Mikro–MRT als auch Mikro–CT und MRT-Aufnahmen gemacht, um einen direkten Vergleich der Aufnahmeverfahren zu ermöglichen. Die resultierenden Modelle sollen miteinander kombiniert werden, um so Vorteile aller Verfahren in das Projekt einfließen zu lassen. In einem weiteren Ansatz sollen Gewebeschnitte angefertigt, eingescannt und virtuell aufeinandergestapelt werden, um ein 3D-Modell zu generieren.

Kooperationspartner:
• Ludwig-Maximilians-Universität München Anatomische Anstalt - Lehrstuhl I
• Arbeitsgruppe Biomedizinische Physik, Munich School of Bioengineering (MSB) der TU- München
• Nuklearmedizinischen Klinik des Klinikums rechts der Isar
• Arbeitsgruppe Magnetische Kernresonanz, Munich School of Bioengineering (MSB) der TU- München
• microDimensions GmbH

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Gesamtziel des Vorhabens:
Entwicklung neuartiger Verfahren zur Erstellung von patientenspezifischen 3D-Modellen aus herkömmlichen 2D digitalen Datensätzen zur computerunterstützten Operationsplanung in der Plastischen, Ästhetischen und Rekonstruktiven Chirurgie

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Gesamtziel des Vorhabens:
Bei der Planung von Osteosynthesen langer Röhrenknochen beruhen alle bisherigen Methoden auf dem zweidimensionalen Gebrauch herkömmlicher radiologischer Bildgebungsverfahren, welche in ihrer räumlichen Darstellung und Präzision limitiert sind. Spezifische Knocheneigenschaften wie z.B. Osteoporose wie auch mobilisationsabhängige Belastungen können nicht einkalkuliert werden. Aktuelle biomechanische Untersuchungen berücksichtigten bis dato überwiegend axiale Belastungen, jedoch nicht Dreh- und Biegebelastungen bei komplexen Bewegungsabläufen. Im klinischen Alltag können letztere zu Peri-Implantatbrüchen und Osteosyntheseversagen führen, die Einschätzung des individuellen Risikos ist jedoch schwierig.Im Rahmen dieses Verbundprojektes wurde ein Verfahren zur patientenspezifischen Frakturversorgung in der alternden Gesellschaft entwickelt.

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Gesamtziel des Vorhabens:
Die Brustrekonstruktion nach Tumorentfernungen ist eine große Herausforderung in der Plastischen Chirurgie, die hohe Anforderungen an das individuelle Geschick des Chirurgen stellt. Bisher gibt es noch keine computergestützten Verfahren zur objektiven Planung von derartigen rekonstruktiven Eingriffen. Um diesen Bereich zu unterstützen, wurde im Rahmen des Projekts ein spezieller Workflow entwickelt. Der entwickelte Arbeitsablauf besteht aus drei Schritten: Erstens wird ein 3D-Modell des maximal verfügbaren Transplantatvolumens in der Spenderregion am Bauchbereich aus CT-Angiographie-Daten segmentiert. Im zweiten Schritt wird der fehlende Teil der Brust in einem semi-automatisierten Ablauf auf der Basis eines 3D-Oberflächenscans der Patientin in stehender Position erstellt. Schließlich erfolgt in einem voll automatisierten Schritt eine Optimierung der Größe und Form des Transplantates mit Hilfe einer FE-Simulation. Diese Studie zeigt, dass moderne computergestützte Ansätze einen essentiellen Mehrwert bei der Planung von komplexen chirurgischen Eingriffen in der Plastischen Chirurgie liefern können, und so das Operationsergebnis verbessern und die Operationszeit verringern könnten.

Computerunterstützte 3-D Körperoberflächenerfassung zur virtuellen Operationsplanung und -simulation in der Plastischen Chirurgie

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)

Projektträger:
Förderprogramm InnoNet, VDI/VDE IT GmbH

Gesamtziel des Vorhabens:
Das Gesamtziel des Vorhabens besteht darin ein Gesamtprodukt für die Plastische Chirurgie zur patientenspezifischen virtuellen Operationsplanung unter Verwendung der Finiten Elemente Methode zur numerischen Weichteilsimulation zu entwickeln. Die industriell etablierte Finite Elemente Methode (FEM) zur numerischen Simulation wird auf medizinische Fragestellungen im Bereich der Weichteildeformierung auf dem Gebiet der Brustvergrößerung angewandt. Die Herausforderung des Projektes besteht darin, die technischen Methoden und Prozesse zur Anwendung am Menschen in einem medizinischen Rahmen zu entwickeln, zu evaluieren und die Anwendung der 3-D Technologie in der Zielgruppe des Projektes wissenschaftlich zu etablieren. Das Gesamtprodukt, bestehend aus einem 3-D Oberflächenscanner und einer Softwareplattform ermöglicht es den Operateur das operative Endergebnis mit Hilfe haptischer Schnittstellen zu modellieren und mittels der FEM das Operationsergebnis zu simulieren.

Computerunterstützte Optimierung der Prothesenschaftkonstruktion in der Orthopädietechnik

Förderung:
Bayerische Forschungsstiftung (BFS)

Projektträger:
Bayerische Forschungsstiftung (BFS)

Gesamtziel des Vorhabens:
Die zentrale Zielsetzung des interdisziplinären Projektantrages verfolgt die aktuell empirisch geprägte Vorgehensweise der Prothesenversorgung in der Orthopädietechnik unter Berücksichtigung der patientenspezifischen Beschaffenheit des Amputationsstumpfes und Zuhilfenahme modernerer Bildgebungsverfahren und computerunterstützter Technologien zu optimieren. Das Vorhaben zielt darauf ab, die komplexen Vorgänge der Weichteilgewebeveränderungen während der prothetischen Versorgung, insbesondere die Auswirkung biomechanischer Änderungen bei Belastung innerhalb des zu versorgenden Amputationsstumpfes und die Interaktion mit dem Prothesenschaft, zu erfassen und zu simulieren. Mit Hilfe moderner Ganglaboranalysen und Druckverteilungsmessungen werden die biomechanisch bedingten Gewebeveränderungen quantifiziert und fließen in die Erstellung eines physikalisch basierten virtuellen 3-D Modell des zu versorgenden Amputationsstumpfes ein. Anhand patientenspezifischer 3-D Modelle wird die dreidimensionale Darstellung, Quantifizierung und Simulation der individuellen biomechanisch bedingten Gewebeveränderungen im Amputationsstumpf im statischen Zustand als auch dynamisch während der Interaktion mit dem Prothesenschaft mit Hilfe der Finiten Element Methode erarbeitet. Die Visualisierung und virtuelle computerunterstützte Simulation der Weichteildeformierung und der Interaktionskräfte zwischen dem patientenspezifischen, deformierbaren Amputationsstumpfmodell und dem am Computer individuell geplanten Prothesenschaftmodell soll als Grundlage für eine reproduzierbare Herstellung individuell optimierter Schaftsysteme an exoskelettalen Prothesen dienen und eine computersimulierte, "virtuelle" Anprobe vor der Anfertigung der Prothese auch in Abwesenheit der Patienten ermöglichen.

Förderung:
Forschungsforum des Klinikums rechts der Isar der Technischen Universität München

Projektträger:
Kommission für Klinische Forschung (KKF)  Klinikum rechts der Isar der TU München

Gesamtziel des Vorhabens:
Ziel des interdisziplinären Pilotprojektes ist die Entwicklung eines Prototyps zur Augmented Reality (AR) unterstützten Patientenaufklärung. Am exemplarischen Beispiel der Brustrekonstruktion aus dem Bereich der Plastischen Chirurgie wird ein sog. digitaler Spiegel entwickelt, der es dem Arzt mittels interaktiven AR-User Interface ermöglicht eine virtuelle praeoperative Patientenaufklärung hinsichtlich des operativen Vorgehens und der postoperativen Veränderung in Echtzeit zu visualisieren. Die vor einer digitalen Projektionsfläche stehende Patientin wird von Farbkameras erfasst und betrachtet ihre eigene Videoaufnahme auf der digitalen Projektionsfläche (digitaler Spiegel). Anhand eines mit dem digitalen Spiegelbild registrierten praeoperativen 3-D Oberflächenscans der Brustregion kann der Arzt das virtuelle 3-D Brustmodell bis zum Endresultat auf dem digitalen Spiegel interaktiv mit der Patientin Schritt für Schritt verändern. Das Pilotprojekt ist als Machbarkeitsstudie hinsichtlich der Erarbeitung einer Drittmittelantragstellung zur Implementierung der Methode unter Einbeziehung mehrerer Fachdisziplinen auf andere klinische Gebiete ausgelegt.

Förderung:
6. EU-Rahmenprogramm + Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)

Projektträger:
Förderprogramm EraSME, VDI/VDE IT GmbH

Gesamtziel des Vorhabens:
Das Gesamtziel des Vorhabens besteht darin ein anwenderfreundliches Endprodukt für die Plastische Chirurgie zur patientenspezifischen virtuellen Operationsplanung unter Verwendung optischer 3-D Scansysteme und haptischer Technologie zu entwickeln. Zielgruppe des Projektes sind plastisch, rekonstruktiv und ästhetisch tätige Chirurgen. Außerdem sollen mit Hilfe des neuen Produktes klinisch relevante Informationen - im Sinne einer Qualitätssicherung in der Plastischen Chirurgie - objektiv quantifiziert, verglichen und dokumentiert werden können. Hierzu wird die bereits etablierte industrielle Nutzung zur Körperoberflächenerfassung mittels 3-D Scansystemen, haptischer Modellierung virtueller Objekte und die quantifizierte Analyse der Formveränderung auf definierte medizinische Fragestellungen am Menschen angewandt. Die industrielle Anwendung und Nutzen der 3-D Technologie ist etabliert und unbestritten, allerdings ist sie weder im medizinischen Anwendungsbereich vollkommen ausgeschöpft worden, noch existiert ein geeignetes, vergleichbares, hochwertiges Produkt in dieser Sparte. Die Herausforderung des Projektes besteht darin, die technischen Methoden und Prozesse zur Anwendung am Menschen in einem medizinischen Rahmen zu entwickeln, zu evaluieren und die Anwendung der 3-D Technologie in der Zielgruppe des Projektes wissenschaftlich zu etablieren.