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Titelbild für das iPRIS-Projekt: Illustration einer Wirbelsäule mit Schrauben und Visualisierungselementen, die die Stabilität der Schrauben veranschaulichen
In­stru­ment für die in­tra­ope­ra­ti­ve Be­wer­tung der Pri­märsta­bi­li­tät von Pe­di­kel­schrau­ben im Kno­chen

For­schungs­pro­jekt "iPRIS"

 

För­de­rung: Das Ver­bund­pro­jekt In­stru­ment für die in­tra­ope­ra­ti­ve Be­wer­tung der Pri­märsta­bi­li­tät von Pe­di­kel­schrau­ben im Kno­chen (iPRIS) - Teil­vor­ha­ben: Vi­su­el­le Ent­schei­dungs­un­ter­stüt­zung zur in­tra­ope­ra­ti­ven Be­wer­tung der Pe­di­kel­schrau­ben­sta­bi­li­tät wird im Rah­men von KMU-in­no­va­tiv und dem Ak­ti­ons­feld „Ge­sund­heits­wirt­schaft im Rah­men­pro­gramm Ge­sund­heits­for­schung“ durch das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für For­schung, Tech­no­lo­gie und Raum­fahrt un­ter dem För­der­kenn­zei­chen 13GW0824B ge­för­dert.

Das For­schungs­pro­jekt iPRIS (In­stru­ment für die in­tra­ope­ra­ti­ve Be­wer­tung der Pri­märsta­bi­li­tät von Pe­di­kel­schrau­ben im Kno­chen) un­ter­sucht, wie sich die Sta­bi­li­tät von Im­plan­ta­ten wäh­rend Wir­bel­säu­len­ope­ra­tio­nen ob­jek­tiv er­fas­sen, ana­ly­sie­ren und an Ope­ra­teu­re kom­mu­ni­zie­ren lässt.

Ziel ist es, eine bis­lang nicht sicht­ba­re, aber ent­schei­dungs­re­le­van­te me­cha­ni­sche Grö­ße im Mo­ment des Ein­griffs ver­füg­bar zu ma­chen und da­mit die Grund­la­ge für eine ge­ziel­te Un­ter­stüt­zung im OP zu schaf­fen.

Pro­jekt­part­ner 

Das Pro­jekt wird durch das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für ­Forschung, Tech­no­lo­gie und Raum­fahrt ge­för­dert und in ei­nem Ver­bund aus Wirt­schaft und For­schung rea­li­siert:

GTV – Ge­sell­schaft für Tech­ni­sche Vi­sua­lis­tik mbH
Soft­ware­ba­sier­te In­te­gra­ti­on der Cou­pled Pro­cess Ana­ly­se (CPA) in eine kon­text­be­zo­ge­ne vi­su­el­le Form, die kom­ple­xe me­cha­ni­sche Zu­sam­men­hän­ge im ope­ra­ti­ven Mo­ment un­mit­tel­bar ver­ständ­lich macht.

Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Dres­den, Me­di­zi­ni­sche Fa­kul­tät Carl Gus­tav Ca­rus
Pra­xis­na­he Ab­lei­tung von An­for­de­run­gen und Nut­zung an ein kli­ni­sches In­stru­ment auf den in­tra­ope­ra­ti­ven Ein­satz bei Wir­bel­säu­len­ope­ra­tio­nen. 

Fraun­ho­fer-In­sti­tut für Werk­zeug­ma­schi­nen und Um­form­tech­nik (IWU)
Me­tho­di­sche Un­ter­su­chung der Wirk­zu­sam­men­hän­gen der Pri­märsta­bi­li­tät von Pe­di­kel­schrau­ben im Kno­chen auf Ba­sis von schwin­gungs­tech­ni­schen Un­ter­su­chun­gen.

en­do­con GmbH
Kon­zep­ti­on und Rea­li­sie­rung des an­ge­streb­ten chir­ur­gi­schen In­stru­ments.

SPEK­TRA Schwin­gungs­tech­nik und Akus­tik GmbH Dres­den
Kon­zep­ti­on ei­nes Set­ups von Sen­so­ren und Ak­to­ren für die op­ti­ma­le Merk­mal­sex­trak­ti­on von ge­eig­ne­ten Sen­sor­pa­ra­me­tern.

Aus­gangs­la­ge

Das For­schungs­pro­jekt iPRIS adres­siert eine zen­tra­le Her­aus­for­de­rung in der Wir­bel­säu­len­chir­ur­gie:

Im ent­schei­den­den Mo­ment der Ope­ra­ti­on lässt sich die Sta­bi­li­tät ei­nes Im­plan­tats bis­lang nicht ob­jek­tiv be­ur­tei­len – ob­wohl sie maß­geb­lich für den wei­te­ren Ver­lauf ist. In­tra­ope­ra­ti­ve Ein­schät­zun­gen ba­sie­ren da­her häu­fig auf prä­ope­ra­ti­ven Un­ter­su­chun­gen und der sub­jek­ti­ven Er­fah­rung der Ope­ra­teur:in­nen, wäh­rend die tat­säch­li­chen me­cha­ni­schen Zu­sam­men­hän­ge im Kno­chen un­sicht­bar blei­ben.

Da­mit fehlt eine be­last­ba­re Grund­la­ge, um den Ver­an­ke­rungs­zu­stand von Pe­di­kel­schrau­ben wäh­rend des Ein­griffs zu ob­jek­ti­vie­ren und im ope­ra­ti­ven Mo­ment nutz­bar zu ma­chen. Der­zeit:

  • ste­hen kei­ne un­mit­tel­bar ein­setz­ba­ren Mess­ver­fah­ren zur Ver­fü­gung
  • ist die in­di­vi­du­el­le Kno­chen­qua­li­tät schwer ein­schätz­bar
  • blei­ben kri­ti­sche Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen Ma­te­ri­al, Struk­tur und Sta­bi­li­tät ver­bor­gen


Die Fol­gen:
Da die Ver­an­ke­rung von Pe­di­kel­schrau­ben stark von der in­di­vi­du­el­len Kno­chen­qua­li­tät ab­hängt, be­steht ein er­höh­tes Ri­si­ko für Kom­pli­ka­tio­nen wie Lo­cke­run­gen oder un­zu­rei­chen­de Sta­bi­li­sie­rung. Mit der stei­gen­den Zahl an Wir­bel­säu­len­ope­ra­tio­nen ge­winnt die­se Un­si­cher­heit zu­sätz­lich an Be­deu­tung – so­wohl für die Qua­li­tät der Be­hand­lung als auch für die Be­las­tung des Ge­sund­heits­sys­tems.

Ziel des Pro­jekts

Ziel des Pro­jekts ist die Ent­wick­lung ei­nes In­stru­ments für die Wir­bel­säu­len­chir­ur­gie, das eine in­tra­ope­ra­ti­ve Be­ur­tei­lung der Pri­märsta­bi­li­tät von Pe­di­kel­schrau­ben er­mög­licht.

Da­bei soll den Ope­ra­teur:in­nen ein di­rek­tes und un­mit­tel­ba­res Feed­back zur Ver­an­ke­rungs­sta­bi­li­tät be­reit­ge­stellt wer­den, um Ent­schei­dun­gen wäh­rend des Ein­griffs ge­zielt zu un­ter­stüt­zen.

Im For­schungs­pro­jekt iPRIS soll dies durch ein Sys­tem rea­li­siert wer­den, wel­ches die Sta­bi­li­tät von Pe­di­kel­schrau­ben wäh­rend der Ope­ra­ti­on an­hand von Schwin­gungs­mes­sun­gen ana­ly­siert. Die ge­won­nenen Da­ten wer­den durch die Cou­pled Pro­cess Ana­ly­se (CPA) aus­ge­wer­tet und die Er­geb­nis­se vi­su­ell auf­be­rei­tet kom­mu­ni­ziert. Die Dar­stel­lung er­folgt di­rekt am In­stru­ment und ist so ge­stal­tet, dass sie im ope­ra­ti­ven Kon­text un­mit­tel­bar ver­ständ­lich ist.
Da­durch kön­nen Chir­urg:in­nen das ope­ra­ti­ve Vor­ge­hen auf Ba­sis der sicht­bar ge­mach­ten me­cha­ni­schen Zu­sam­men­hän­ge ge­zielt an­pas­sen.

Er­war­te­te Er­geb­nis­se

Im Pro­jekt wird ein Funk­ti­ons­mus­ter ei­nes in­tra­ope­ra­ti­ven In­stru­ments an­ge­strebt, das:

  • Sta­bi­li­tät nicht nur misst, son­dern in­ter­pre­tier­bar macht
  • Un­si­cher­heit im Ent­schei­dungs­pro­zess re­du­ziert
  • die Grund­la­ge für hoch­qua­li­ta­ti­ve chir­ur­gi­sche Er­geb­nis­se schafft
     

Die Er­geb­nis­se bil­den die Grund­la­ge für eine wei­ter­füh­ren­de Pro­dukt­ent­wick­lung mit dem Ziel der kli­ni­schen An­wen­dung.