Moderne Operationstechniken erfordern manuelle Geschicklichkeit und ein gründliches Verständnis der chirurgischen Anatomie. Um das Risiko für den Patienten zu minimieren, ist ein erheblicher Ausbildungsaufwand erforderlich. Traditionell basiert die chirurgische Ausbildung weitgehend auf menschlichen Präparaten, was zunehmend an ethische und wirtschaftliche Grenzen stößt.
Virtuelle Trainingssimulatoren überwinden nicht nur diese Grenzen, sondern bieten insbesondere für junge Assistenzärzte weitere Vorteile. Schwierige Abschnitte eines Eingriffs können jederzeit wiederholt geübt werden, ohne dass spezielle Vorbereitungen oder Einwegmaterialien erforderlich sind. Die Lage gefährdeter Strukturen lässt sich mithilfe verschiedener Visualisierungstechniken wesentlich besser nachvollziehen. Durch eine automatische Auswertung kann der Trainingsfortschritt überwacht und in Form von Lernkurven dargestellt werden.
Methoden
VOXEL-MAN-Simulatoren basieren auf Methoden der medizinischen Bildverarbeitung, der virtuellen Realität und der Robotik. Der Patient wird anhand realer CT-Daten im Computer modelliert und dreidimensional auf dem Bildschirm dargestellt. Die chirurgischen Instrumente werden mithilfe haptischer Geräte gesteuert. Ihre Handstücke lassen sich frei im Raum bewegen. Durch eine patentierte haptische Wiedergabe ist jeder Kontakt zwischen Instrumenten und Patient direkt spürbar, sodass beispielsweise kleine Unebenheiten sehr genau wahrgenommen und durch mehr oder weniger starken Druck auf das Instrument bearbeitet werden können. Mit simulierten Blutungen und einer Absaugvorrichtung lässt sich das Arbeiten mit beiden Händen üben.
Die Darstellungen des Operationsfeldes und der Instrumente werden durch Vibrationen und Bohrgeräusche ergänzt. Die Operation an virtuellen Patienten kommt somit in visueller, haptischer und akustischer Hinsicht einem echten Eingriff sehr nahe.
Alle VOXEL-MAN-Simulatoren werden in enger Zusammenarbeit mit klinischen Partnern am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) und anderen führenden Krankenhäusern entwickelt.
Anwendungen
Unser erster auf dem Markt eingeführter Operationssimulator war der VOXEL-MAN TempoSurg. Die ab 2011 eingeführte Produktreihe der zweiten Generation umfasst den VOXEL-MAN ENT mit den Modulen VOXEL-MAN Tempo für den chirurgischen Zugang zum Mittelohr und VOXEL-MAN Sinus für die endoskopische Nasennebenhöhlenchirurgie. Mit VOXEL-MAN My Cases lassen sich klinische Fälle aus CT-Aufnahmen in das System importieren und als Trainingsfälle aufbereiten. Für die Zahnmedizin steht VOXEL-MAN Dental zur Verfügung. Es deckt verschiedene Zahnpräparationen sowie Implantologie und Wurzelspitzenresektionen ab. Mit VOXEL-MAN 3D Printing können Sie 3D-Drucke Ihres virtuellen Patienten erstellen – vor, nach und sogar während der Operation. Die neueste Entwicklung ist VOXEL-MAN Sonography für die Ausbildung in der abdominalen und endoskopischen Sonographie (EUS) in der Inneren Medizin.
Heute werden VOXEL-MAN-Simulatoren an Universitäten sowie in öffentlichen und privaten Krankenhäusern weltweit eingesetzt. Die Wirksamkeit unserer Trainingssimulatoren wird durch zahlreiche unabhängige Validierungsstudien belegt.
Anmerkungen
Unser Simulator-Geschäft wurde im Jahr 2025 verkauft; wir sind nicht mehr daran beteiligt. Wenn Sie Interesse an einem VOXEL-MAN-Simulator haben, wenden Sie sich bitte direkt an den Hersteller. Die Fotos wurden freundlicherweise von Christian Stelling Photographie, Hamburg, zur Verfügung gestellt.
Literatur
- Eike Burmester, Ulf Tiede, Andreas Pommert: Sono meets VOXEL-MAN. Ultraschall in der Medizin 45 (S 01), 2024, S10 (abstract).
- Rudolf Leuwer, Andreas Petersik, Bernhard Pflesser, Andreas Pommert, Boris Tolsdorff, Karl Heinz Höhne, Ulf Tiede: VOXEL-MAN TempoSurg: A virtual reality temporal bone surgery simulator. Journal of the Japan Society for Head and Neck Surgery 17 (3), 2007, 203-207.
- Philipp Pohlenz, Alexander Gröbe, Andreas Petersik, Norman von Sternberg, Bernhard Pflesser, Andreas Pommert, Karl Heinz Höhne, Ulf Tiede, Ingo Springer, Max Heiland: Virtual dental surgery as a new educational tool in dental school. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery 38 (8), 2010, 560-564.
- Boris Tolsdorff, Andreas Petersik, Bernhard Pflesser, Andreas Pommert, Ulf Tiede, Rudolf Leuwer, Karl Heinz Höhne: Individual models for virtual bone drilling in mastoid surgery. Computer Aided Surgery 14 (1-3), 2009, 21-27.
- Boris Tolsdorff, Andreas Pommert, Karl Heinz Höhne, Andreas Petersik, Bernhard Pflesser, Ulf Tiede, Rudolf Leuwer: Virtual reality: A new paranasal sinus surgery simulator. Laryngoscope 120 (2), 2010, 420-426.
- Norman von Sternberg, Mirko S. Bartsch, Andreas Petersik, Jörg Wiltfang, Wiebke Sibbersen, Torsten Grindel, Ulf Tiede, Patrick Warnke, Max Heiland, Paul A. J. Russo, Hendrik Terheyden, Philipp Pohlenz, Ingo Springer: Learning by doing virtually. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery 36 (5), 2007, 386-390.