HAMLET: Modulare Trainingsmodelle für die Neurochirurgie

In einer Kooperation mit dem Krankenhaus der Barmherzigen Brüder - Abteilung für Neurochirurgie (Prof. Dr. M. Bettag, Dr. M. Mehlitz), dem Medizincampus Trier und im Kontext der Initiative Gesundheitscampus Region Trier beschäftigt sich dieses Projekt mit der Entwicklung und Evaluation von modularen Trainingsmodellen mittels 3D-Drucktechnologien zum Erlernen manueller Techniken am Schädel in der Neurochirurgie (Kraniotomie). Mit diesem Trainingsmodellen, die hinsichtlich "force feedback", Materialverhalten beim Fräsen, Stanzen, Überführung klinischer CT-Datensätze und austauschbarer Komponenten (Modularität) optimiert werden, sollen sowohl junge Chirurgen aber auch Studierende aus der Medizin wichtige Sequenzen von operativen Eingriffen trainieren (skills training).

Der Projektname HAMLET steht als Akronym für den Projekttitel “Haptic Applications for Medical Learning, Experimenting and Teaching”.

Ausgangspunkt:

• Chirurg:innen in Weiterbildung sowie Medizin-Studierende, insbesondere im Praktischen Jahr benötigen ein manuelles Training operativer Verfahren
• das klassische Erlernen und Üben manueller Techniken erfolgt üblicherweise an kostenintensiven Leichenpräparaten mit begrenzten Ressourcen
• Rein digitale Modelle können noch kein manuelles Training ersetzen. Der Einsatz von Force feedback-Verfahren ist noch limitiert.
• Die Erstellung von Ganzschädelmodellen zum Training ist sehr materialintensiv. Industriell gefertigte Modelle sind kostenintensiv im Einsatz.

Arbeitsschritte/Teilaufgaben:

• Materialevaluation für die Additive Fertigung / 3D Druck hinsichtlich der Basistechniken „Fräsen“ und „Stanzen“, ggf. Verwendung von recyclebaren Ausgangsmaterialen.
• Entwicklung eines Workflow zur Überführung von anonymisierten, klinischen 3D CT-Datensätzen in CAD und 3D-Druck Software
• Entwicklung von modularen Trainingsmodellen mit austauschbaren Modulen
  pterionaler / frontotemporaler Zugang, supraorbitaler Zugang, medialer Keilbeinflügel / Clinoid / Opticuskanal inkl. mechanischer Aspekte der Fixierung der Module zur klassisch offen oder mikrochirurgischen Bearbeitung (Fräse / Kraniotomie / Stanzen
• Entwicklung von Fixierungen mittels klassischer Mayfield-3-Punktfixierung
• Praktischer Einsatz und formale Evaluation im Training mit Vorgaben zum Ablauf, supervidiert mit iterativen Optimierungsschleifen.
• Optimierung und Erweiterung möglicher Trainings-Szenarien wie Schädelfixierung, Navigation, Biopsie, ...
• Subkortikales Mapping
• Integration von Augmented Reality (AR) Technologien zur Visualisierung von virtuellen anatomischen Strukturen (Gefäßverläufe oder funktionelle Hirnbereiche) mit einem Head Mounted Display (Microsoft Hololens) direkt über dem physischen Modell. Dies ermöglicht zusätzliche Orientierung und Trainingseffekte bei komplexen Eingriffen.