Campus LinzMedizintechnik & Angewandte Sozialwissenschaften

News/AktuellesFH OÖ Campus Linz

Hybride Simulatoren statt Tierversuchen

Bei der Elektrodenplatzierung für einen Kehlkopfschrittmacher muss jeder Handgriff sitzen. Mit einer falschen Bewegung könnten Nerven, Blutgefäße oder die Luftröhre durchstochen werden, was zu schwerwiegenden Komplikationen führen kann. Um diesen Eingriff im Kehlkopfbereich entsprechend trainieren zu können, entwickelten Forscher des TIMed CENTER der FH OÖ in Kooperation mit dem Innsbrucker Unternehmen MED-EL einen Hybrid Simulator.


Dass sich die Stimmlippen öffnen, ist zum einen für die Artikulation von Sprachlauten, zum anderen für einen geringen Widerstand bei der Atmung notwendig. Verschiedene Erkrankungen aber auch komplikative Schilddrüsenoperationen können zu einer ein- oder beidseitigen Lähmung der Stimmlippen führen. MED-EL hat dafür einen neuartigen Kehlkopfschrittmacher entwickelt, der mittels elektrischer Impulse das Öffnen der Stimmlippen erreicht. Fachärzt*innen müssen bei der Elektrodenimplantation mit Fingerspitzengefühl die richtige Stelle an jenem Muskel hinter dem Kehlkopf treffen, der für die Bewegung der Stimmlippen verantwortlich ist.

Ein adäquates Training dieses chirurgischen Eingriffs erfordert eine funktionelle Muskelstimulation, weshalb Leichenexperimente nicht zielführend sind. Das Üben des Operationsablaufs am Lebendtier ist zwar möglich, aber vorwiegend aufgrund ethischer Bedenken keine verfügbare Alternative. Hier kommen die Simulatoren ins Spiel, mit denen das Training unter äußerst realistischen Rahmenbedingungen und vollkommen ohne Leichen- oder Tierexperimente durchgeführt werden kann.

Training an hybriden Simulatoren
Hybride Simulatoren vereinen zwei Welten: die reale mit der virtuellen. Ein physisch angreifbares Patientenphantom mit künstlichen anatomischen Strukturen verbindet und ergänzt sich mit einem Computermodell. Am künstlichen Kehlkopf kann auf diese Weise mit einer elektrisch kontaktierten Nadel der komplexe Vorgang des Einstechens geübt werden. Die Nadel muss dabei entlang des Ringknorpels und unter der Schleimhaut geführt werden, bis sie auf die Knorpelplatte trifft, die mit etwas mehr Kraftaufwand durchdrungen werden muss, um schließlich dahinter die richtige Stelle am Muskel zu erreichen. „Das Erfühlen und Ertasten ist von enormer Bedeutung, genauso wie das Abschätzen des richtigen Drucks bei der Nadelführung. Dieses haptische Empfinden wäre mit einem reinen Computermodell nicht möglich, daher braucht es ein Patientenphantom“, verdeutlicht Projektleiter FH-Prof. DI Dr. Andreas Schrempf. Sobald die Nadel an der richtigen Stelle (auf einer Sensormatte) einsticht, kann die Öffnung der Stimmlippen mittels simuliertem Endoskopbild beobachtet werden. Gleichermaßen ermöglicht das Computermodell auch falsche Stimmlippenbewegungen zu erkennen. 

Entstanden ist das Projekt aus einem verlängerten COIN-Folgeprojekt der Research Group for Surgical Simulators Linz (ReSSL). Das Unternehmen MED-EL kooperiert bereits einige Jahre mit der FH OÖ und gab den Anstoß zu diesem Projekt. Der neu entwickelte Hybrid Simulator bietet eine flexiblere, kostengünstigere sowie ethisch vertretbare Trainingsmöglichkeit für Fachärzt*innen und verspricht in einem nächsten Schritt Erfolg und Sicherheit in der chirurgischen Praxis.

(1) Einfaches Patientenphantom, (2) Simulatorsoftware, (3) Erweitertes Patientenphantom, (4) Elektroden-Insertionstool, Bildquelle: ReSSL - Research Group for Surgical Simulators Linz, FH OÖ