Medizintechnik 3D-Röntgen während der Operation

Der 3D-Röntgenscanner »Orbit« ermöglicht kurzfristige Bildaufnahmen während einer Operation.
Der 3D-Röntgenscanner »Orbit« ermöglicht kurzfristige Bildaufnahmen während einer Operation.

Um das Komplikationsrisiko bei schwierigen Operationen etwa an der Wirbelsäule, am Kopf oder Sprunggelenk zu minimieren, überprüfen Ärzte das Ergebnis oft noch im OP-Saal mit Hilfe dreidimensionaler Röntgenbilder. Allerdings müssen sie den Eingriff dafür unterbrechen. Fraunhofer-Forscher entwickeln derzeit ein 3D-Röntgensystem, das sich nahtlos in den Ablauf integrieren lässt.

Mit der 3D-Bildgebung lässt sich zum Beispiel die Lage von Implantaten und Frakturfragmenten überprüfen: Die Position von Knochenteilen zueinander kann exakt bestimmt, Implantate können millimetergenau ausgerichtet werden. Das Problem mit den derzeit verfügbaren 3D-Röntgensystemen wie dem so genannten C-Bogen ist, dass sie den Arbeitsablauf des Chirurgen stark beeinträchtigen. Röntgenquelle und Röntgendetektor rotieren kreisförmig um den Patienten – das braucht viel Platz und würde den freien Zugang zu ihm behindern, wenn der C-Bogen dauerhaft am OP-Tisch installiert wäre. Das Gerät muss deshalb zur Bildaufnahme an den Tisch herangefahren und anschließend wieder weg geschoben werden. Das stört und raubt Zeit, der Arzt muss die Operation unterbrechen.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK arbeiten derzeit an einer Lösung des Problems. Gemeinsam mit der Charité - Universitätsmedizin Berlin und der Ziehm Imaging GmbH entwickeln sie den »Orbit«, einen 3D-Röntgenscanner, der sich ohne Zeitverlust nahtlos in den Operationsablauf einfügen lässt.

»Anders als bisherige dreidimensionale Bildgebungsverfahren umschließt ‚Orbit’ den Patienten bei der Aufnahme nicht. Es handelt sich um ein offenes System. Weil sich die Röntgenquelle kreisförmig oberhalb des OP-Tischs bewegt, sind kurzfristige Bildaufnahmen ohne zeitaufwändige Vorbereitungen möglich«, sagt Professor Dr.-Ing. Erwin Keeve vom Berliner Zentrum für Mechatronische Medizintechnik, einer Einrichtung des IPK und der Charité. »Bei einem C-Bogen benötigt man circa 15 Minuten, um das Gerät am Patienten auszurichten, die einzelnen Projektionsbilder aufzunehmen und daraus 3D-Bilddaten zu erzeugen. Mit ‚Orbit’ lässt sich der Röntgenscan schneller durchführen und der Operationsverlauf insgesamt beschleunigen. Die Handhabung des Systems ist einfacher. Somit wird die Schwelle, so ein Diagnostiksystem routinemäßig einzusetzen, für Mediziner deutlich gesenkt«, erläutert der Forscher.

Ein weiterer Vorteil des Geräts: Bei C-Bögen kommt es in der Nähe von Implantaten und Schrauben zu Störsignalen. Diese Metallartefakte werden bei Aufnahmen mit »Orbit« stark reduziert, denn im Gegensatz zum C-Bogen bewegen sich Röntgenquelle und Detektor nicht in einer Ebene.

»Orbit« setzt sich aus drei Modulen zusammen: An einem beweglichen Gelenkarm befindet sich die steuerbare Röntgenquelle. Der schwenkbare Arm kann sowohl an der Decke, als auch auf einem fahrbaren Untersatz montiert sein, wodurch er mobil einsetzbar ist. Die Röntgenscans erfolgen aber in jedem Fall immer von oben. Der digitale Flachbilddetektor ist in den OP-Tisch eingelassen. Ein mobiler oder wahlweise auch an der Wand montierter Monitor zeigt die Röntgenbilder an. Die Forscher haben das System bereits zum Patent angemeldet.

Einen ersten Prototypen konstruieren die Experten derzeit. Im nächsten Jahr starten umfangreiche Testserien, in drei bis fünf Jahren soll das System marktreif sein.