FrakturOpt: SZENARIS und Fraunhofer MEVIS entwickeln Trainingssimulator für die Operation von Handgelenksbrüchen

Im vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Projekt „T!Raum – MOIN – FrakturOpt: Training, Simulation & Optimierung in der Handchirurgie“ entwickelt SZENARIS als Partner des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medizin MEVIS einen Trainingssimulator sowie einen Demonstrator für die Operationsplanung von Handgelenksbrüchen, den distalen Radiusfrakturen.

Distale Radiusfrakturen können je nach Schweregrad konservativ oder operativ behandelt werden. Bei der operativen Behandlung steht das chirurgische Fachpersonal aufgrund des minimalinvasiven Vorgehens vor der Herausforderung, dass es keine direkte Sicht auf die Knochenfragmente hat. Dies erschwert das korrekte Zusammenfügen bzw. Ausrichten (Reponieren) der Knochenfragmente und kann zu Fehlstellungen, dem Verlust der Funktion oder anderen Komplikationen wie Nervenreizungen führen. Hier setzt FrakturOpt an, in dem es mathematische Verfahren in ein Trainings- und Operationsplanungssystem integriert. So können ChirurgInnen das anatomisch korrekte Zusammensetzen der Knochen üben und bei der Vorbereitung von realen Operationen unterstützt werden. Das Ziel ist die Verbesserung der Präzision und der Sicherheit der Eingriffe.

Das Fraunhofer MEVIS entwickelt in FrakturOpt zum einen Deep-Learning-Modelle zur Segmentierung von Knochen bzw. Knochenfragmenten aus den CT-Daten (Computertomographie-Daten) echter klinischer Fälle. Zum anderen bindet das Fraunhofer MEVIS Optimierungsverfahren ein, sogenannte Frakturpuzzle-Algorithmen, mit deren Hilfe Frakturstücke automatisiert zueinander ausgerichtet werden können. SZENARIS integriert diese Technologien in einen Trainingssimulator und in einen Demonstrator für die Operationsplanung. Dabei greift SZENARIS auf die Erfahrungen und das Trainingssystem aus dem Projekt „HaptiVisT – Entwicklung und Evaluierung eines haptisch-visuellen Lernsystems für chirurgische Eingriffe“ zurück.

FrakturOpt ist ein Projekt der MOdellregion INdustriemathematik, kurz #MOIN, die im Rahmen des BMFTR-Förderprogramms “T!Raum – Transferräume für die Zukunft von Regionen” gefördert wird.  #MOIN hat sich zum Ziel gesetzt, den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Nutzen von Mathematik durch einen forschungsbasierten Austausch zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft zu stärken. FrakturOpt nutzt mathematische Verfahren für die individualisierte Versorgung in der Handchirurgie.