Navigation in der Prostatachirurgie

Das Prostatakarzinom ist heute der am häufigsten diagnostizierte, bösartige Tumor bei Männern in Deutschland. Solange das Karzinom bei der Diagnose auf das Organ beschränkt bleibt, stellt die radikale Prostatektomie, eine operative Totalresektion von Prostata und Samenblasen, eine der sichersten Therapiemethoden dar. Zunehmende Verbreitung finden sowohl die konventionell laparoskopische, als auch die roboterassistierte Prostatachirurgie. Im eingeschränkten Operationsraum des kleinen Beckens ermöglichen sie eine schonende Vorgehensweise, stellen allerdings den Operateur durch ein eingeschränktes Sichtfeld und ein verringertes taktiles Feedback vor Herausforderungen.

Am Deutschen Krebsforschungszentrum wurde in den vergangenen Jahren in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Heidelberg und den SLK Kliniken Heilbronn ein computergestütztes Assistenzsystem entwickelt, das den Chirurgen bei der Präparation mit Informationen über benachbarte, anatomische Strukturen. Dabei werden verdeckte Strukturen, wie beispielsweise Harnröhre, Rektum, neurovaskuläre Bündel oder potentiell tumorinfiltriertes Gewebe direkt mit Hilfe von Augmented Reality in das aktuelle Videobild der Endoskopiekamera eingeblendet (siehe Abbildung „Augmented Reality“). Mit diesen zusätzlichen Informationen über die Patientenanatomie im Operationsgebiet sollen die Einschränkungen in der Wahrnehmung des Operateurs aufgehoben und die Genauigkeit und Sicherheit der chirurgischen Präparation erhöht werden. Das System soll somit auch einen Beitrag dazu leisten, dass nach der Operation keine Tumorzellen im Körper zurückbleiben und zugleich möglichst viel gesundes Gewebe geschont wird.

Anhand einer präoperativen Planung des Eingriffs, bei der verschiedene Bildgebungsverfahren zum Einsatz kommen können, erstellt der Radiologe am Computer ein patientenindividuelles 3D Model der Anatomie des kleinen Beckens. Während der Prostatektomie wird transrektaler 3D Ultraschall verwendet um das virtuelle Model auf die tatsächliche, gegenwärtige Anatomie des Patienten zu übertragen. Als Weichgewebeorgan verändert die Prostata während der Operation allerdings fortwährend seine Lage. Die Kompensation der Organverschiebungen war eine technische Herausforderung bei der Entwicklung des Verfahrens. Hierfür wurde in Zusammenarbeit mit einem bekannten Hersteller von chirurgischen Instrumenten eine neuartige, nadelförmige Navigationshilfe konstruiert, die sowohl in den Ultraschallbilddaten, als auch in den endoskopischen Videobildern verfolgt werden kann. Durch eine Auswertung der endoskopischen Videobilder in Echtzeit kann das System Verschiebungen der Prostata in Echtzeit erkennen und die angezeigten Informationen der neuen anatomischen Gegebenheit anpassen. Darüber hinaus ermöglicht ein spezieller Sicherheitsmechanismus die Überprüfung der Gültigkeit der angezeigten Informationen. Hierdurch kann eine ungenaue oder fehlerhafte Visualisierung von anatomischen Strukturen sicher erkannt und verhindert werden. Seit kurzem werden Patienten mit lokal begrenztem Prostatakarzinom im Rahmen einer MPG-Studie an den SLK Kliniken Heilbronn mit der navigierten Prostatachirurgie behandelt. Parallel dazu Arbeiten Forscher an einer Erweiterung des Einsatzgebietes der Technologie auf viszeral chirurgische und weitere urologische Eingriffe, wie beispielsweise die laparoskopische Teilresektion von Nierentumoren (siehe Abbildung „Nierenoperation“).

Für die Weiterentwicklung des bestehenden Systems sind die Kernziele die Echtzeitdatenverarbeitung von hochauflösenden Endoskopie-Videodaten und die Kombination mit einem optischem Trackingsystem. Letzteres soll vor allem der Genauigkeit und Robustheit des Systems zu Gute kommen.

Projektteam