Virtuelle Bronchoskopie verbessert Diagnose

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Ein Wissenschaftlerteam vom Institute of Industrial and Control Engineering (IOC) der Universitat Politècnica de Catalunya BarcelonaTech (UPC) und der Pulmonology Research Group des Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL) haben eine Lösung für die virtuelle Bronchoskopie entwickelt, die die endoskopische Untersuchung peripherer Läsionen in der Lunge, also in den eher äußeren Verzweigungen der Bronchien, verbessern soll. Die Lösung soll die Diagnose von Lungenkrebs verbessern und hilft dem Arzt entscheiden, ob eine Bronchoskopie, die für den Patienten möglicherweise Risiken und Schmerzen birgt, auch notwendig ist.

Im Standardverfahren zur Erkennung von Lungenkrebs ermöglicht es die virtuelle Bronchoskopie, krankhafte Veränderungen mit Hilfe von 3D-Rekonstruktionen des Tracheobronchialbaums zu erkennen. Nach einer radiologischen Untersuchung kann der Arzt die Bronchoskopie planen, die mithilfe eines flexiblen Bronchoskops vorgenommen wird. Dieses wird für die Diagnose und die Entnahme von Gewebeproben im Rahmen einer Biopsie verwendet.

Die Lösung von UPC-IDIBELL mit der virtuellen bronchoskopischen Bildgebung basiert auf tomografischen 2D-Scans. Sie erlaubt es dem Pulmonologen, die Atemwege des Patienten virtuell zu erkunden und zu simulieren. Dabei kommt ein Eingabegerät zum Einsatz, das taktiles Feedback bietet und das die flexiblen Bewegungen des Bronchoskopie während der realen Untersuchung nachbildet. Der Lungenspezialist kann auf diese Weise den Zugang von der Luftröhre zur vermuteten krankhaften Veränderung in den peripheren Bronchien planen. Es ist nun auch möglich, zu prüfen, ob die Spitze des Bronchoskops tatsächlich die Läsion erreicht, und, wenn das nicht der Fall ist, die verbleibende Entfernung zu berechnen und das Biopsieverfahren zu bestimmen. Wenn sich in der Planungsphase herausstellt, dass das Lungengewebe nicht erreichbar ist, spart man sich überflüssige Untersuchungen.

Das Neue an dieser Lösung ist, dass sie anders als die bereits vorhandenen Systeme die Geometrie und kinematische Grenzen des Bronchoskops in Rechnung stellt. Die Wissenschaftler haben hierzu eine spezielle Software entwickelt und automatisierte Verfahren zur Planung der Bewegung angepasst, um den Pfad von der Luftröhre zu den peripheren Krankheitsherden abzubilden. Die Spitze des Bronchoskop ist als kinematische Kette mit einer mobilen Basis und drei Freiheitsgraden modelliert: die Krümmung der Spitze, die Rotation um die Achse und die Vorwärtsbewegung.

Die Entwicklung der neuartigen Lösung ist Teil des spanischen GUIBRO-Projekts, dessen Mission es ist, geführte bronchoskopische Systeme zu implementieren und zu evaluieren.

Das Lösung stellt anders als die bereits vorhandenen Systeme die Geometrie und kinematische Grenzen des Bronchoskops in Rechnung. Bildquelle: Universitat Politècnica de Catalunya BarcelonaTech (UPC)

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