Virtual Reality-Projekte für die Herzchirurgie

Kardiologen am Lucile Packard Children’s Hospital Stanford lassen sich von Videospiel- und Consumertechnologie-Branchen inspirieren, um Virtual Reality für Ärzte, Pflegekräfte und Patienten gleichermaßen zu erschließen. Das Virtual-Reality-Programm am Children’s Heart Center umfasst drei VR-Projekte, die schon jetzt zur Aufklärung und Gesundheit der Patienten beitragen und den Ärzten helfen, die herzkranken Patienten effektiver zu behandeln.

Projekt 1: Das Virtuelle Herz

Die Kinderkardiologen nutzen die immersive VR-Technologie, um komplexe angeborene Herzdefekte zu erklären, die für Patienten und ihre Familien zu den Leiden gehören, die am schwersten zu ertragen sind. Das „Stanford Virtual Heart“ wartet mit einer neuen Form interaktiver Visualisierung auf, die weit über Diagramme, Plastikmodelle und Handskizzen hinausgeht.

Anwender nutzen ein VR-Headset und einen Handcontroller, um mit dem Herz zu interagieren. Sie können es drehen, öffnen und seine Teile untersuchen, inklusive verschiedener Herzfehler. Dann können sie sich in das Herz virtuell hineinbegeben, um das Innere der Herzkammern und Gefäße zu sehen und die Blutzirkulation im Herzen zu beobachten. Dort haben sie die Möglichkeit, den Defekt genau zu verorten, etwa ein Loch in der Herzscheidewand (Septum) oder eine fehlerhaft angeschlossene Ader (beides übliche angeborene Herzfehler). Mit einem Arzt, der den Befund erklären kann, versteht der Patient viel besser, wie das Loch vernäht oder das Blutgefäß korrigiert werden kann.

Für angehende Ärzte bietet das Programm eine immersive und attraktive Möglichkeit, die am meisten verbreiteten und komplexen angeborenenen Herzanomalien zu verstehen, das betroffene Herz zu untersuchen und zu manipulieren, darin herumzulaufen, um den Blutfluss zu beobachten und zu erkennen, wie ein besonderer Defekt mit der normalen Herzfunktion interferiert.

Das virtuelle Herz entstand in Zusammenarbeit von Stanford-Kardiologen und Thorax-Chirurgen mit den VR-Produzenten von Lighthaus Inc. Ist das Programm komplett, sollen rund zwei Dutzend Modelle mit Herzfehlern in der virtuellen Realität bereitstehen.

Projekt 2: „Project Brave Heart“

Eine neue Studie befasst sich mit dem Nutzen eines VR-Programms, das mehr Stressresistenz verspricht. Es soll die Angst der jungen Patienten durch Verfahren der kognitiven Verhaltenstherapie mit Entspannung und Konfrontation lindern helfen. Dazu gehört, die Patienten, die sich regelmäßig einer Katheterisierung unterziehen müssen, mit einem VR-Headset auszustatten, so dass sie mehr über die Prozedur erfahren und zu Hause Entspannungstechniken üben können. Die Katheterisierung findet bei Vollnarkose statt, was für die Patienten Stress und Angst bedeutet.

Die Studie wird geleitet von Anne Dubin, MD, Professor of Pediatrics, und Lauren Schneider, PsyD, Clinical Assistant Professor für Kinder- und Jugendpsychologie. Den Kern des Projekts bildet eine proprietäre App für das Smartphone. Im Szenario begeben sich die Patienten im Alter von acht bis 25 Jahren auf eine virtuelle Reise, welche die Erfahrung der Prozedur im Krankenhaus präfiguriert. Sie veranschaulicht den Empfang im Krankenhaus, den Eintritt der Narkose und das Erwachen im Aufwachraum. Auf diesem Weg werden die Patienten mit den Pflegekräften und Ärzten vertraut gemacht, und sie haben die Möglichkeit zur therapeutischen Entspannung und Meditation in allfälligen Stress- und Angstphasen. Die Entspannungsprogramme nutzen Inhalte der Firmen Life VR, Zen Zone und Dolphin Swim Club. Die Ausrüstung für die Studie wird von Oculus bereitgestellt.

Den Patienten wird empfohlen, die VR-Erfahrung mehrmals in der Woche vor dem Eingriff zu nutzen. Wie effektiv das Verfahren ist, lässt sich über Puls, Blutdruck und Kortisol-Spiegel im Blut vor und nach der Katheterisierung und per Fragebogen feststellen.

Projekt 3: Virtuelle 3D-Visualisierung im OP

Ein drittes Projekt setzt auf die True3D-Visualisierungstechnologie von EchoPixel, um CT- und MRI-Scans in 3D-Bilder umzuwandeln, die sich sowohl vor der Operation als auch im OP an einem Virtual Reality-Display (HP Enterprise Zvr) betrachten lassen. So können Herzchirurgen den Eingriff vor der eigentlichen Operation virtuell durchgehen, indem sie die aus den Scans gewonnenen 3D-Modelle verwenden.

Die Zukunft

Alle drei Programme befinden sich noch in frühen Phasen der Implementierung. Doch die Ärzte denken bereits darüber nach, wie VR in Zukunft auf die Abteilungen des Krankenhauses ausgedehnt werden könnte. Wenn das Stanford Virtual Heart-Programm vollendet ist, gibt es die Möglichkeit, ein umfassendes VR-Ausbildungslabor zu entwickeln, in dem Patienten mehr über ihre jeweiligen Leiden erfahren können.

Die True3D-Technologie kam am Packard Children’s Hospital bereits im vergangenen Dezember bei der vielbeachteten Trennung siamesischer Zwillinge und beim minimalinvasiven Ersatz einer Pulmonalklappe zum Einsatz. In Zukunft soll VR Radiologen und Chirurgen ausbilden helfen, was die Diagnose und Behandlung seltener Krankheiten betrifft. Die angehenden Ärzte können sich einer elektronischen Bibliothek mit 3D-Bildern bedienen. Weitere Initiativen zielen darauf, Stress vor und in Bezug auf Operationen in den Griff zu bekommen.