Vor Herz-Eingriff bei Kindern: Virtuelles Herz zum Anfassen
Mit Augmented Reality (AR) Eltern von Kindern mit angeborenen Herzfehlern
die Angst vor Operationen nehmen: Um die Möglichkeiten eines
originalgetreuen Herzhologramms zu untersuchen, startet ein
interdisziplinäres Team der Kardiologie, Kinderherzchirurgie und
Kinderkardiologie an den Universitätskliniken Heidelberg und Münster nun
das von der Herzstiftung geförderte „HoloHeart“-Projekt.
Ein schlagendes Herz zum Anfassen haben Wissenschaftler am
Universitätsklinikum Heidelberg entwickelt. Dort hat sich ein
interdisziplinäres Forscherteam zusammengetan und das Projekt namens
„HoloHeart – Augmented Reality zur Verbesserung der Patienteninformation
und Angstreduktion vor kinderkardiologischen und kinderherzchirurgischen
Eingriffen“ ins Leben gerufen. Augmented Reality (AR), übersetzt
erweiterte Realität, bezeichnet eine digitale Technologie, die Organe
originalgetreu und dreidimensional als Hologramm in den Raum projizieren
kann. Das Einzige, was man benötigt, um das Herz zu sehen, ist eine
spezielle AR-Brille. Ziel des von der Deutschen Herzstiftung mit 78.920
Euro geförderten Forschungsvorhabens: „Wir wollen die AR-Technologie vor
allem dafür nutzen, um angeborene Herzfehler von Kindern sichtbar zu
machen“, erklärt Privatdozentin Dr. Ann-Kathrin Rahm, „um Eltern und auch
Kindern anschaulich über die Erkrankung und möglichen Behandlungsoptionen
aufzuklären und damit die Angst zu reduzieren.“ Die Oberärztin für Innere
Medizin und Kardiologie mit Schwerpunkt in der Elektrophysiologie im
Heidelberger Universitätsklinikum leitet das Projekt. In Deutschland
kommen jedes Jahr 8.700 Kinder mit einem angeborenen Herzfehler zur Welt.
Mehr als 95 Prozent von ihnen erreichen das Erwachsenenalter. „Mit dem
,HoloHeart‘-Forschungsprojekt gibt das Forscher-Team um Privatdozentin
Ann-Kathrin Rahm der patientenzentrierten Medizin einen kraftvollen
Innovationsschub“, betont Prof. Dr. Thomas Voigtländer,
Vorstandsvorsitzender der Deutschen Herzstiftung. „Herzhologramme eröffnen
der Kinderkardiologie und -herzchirurgie eine neue weitere Dimension in
der bildgebenden Diagnostik, um komplexe Herzfehler und ihre Behandlung
verständlich, greifbar und planbar zu machen“, so der Herzspezialist.
Infos zur Projektförderung der Herzstiftung aauf dem Gebiet der
Angeborenen herzfehler/EMAH: https://herzstiftung.de/ahf-pr
Augmented Realitiy (AR) vermittelt Studenten komplexe Zusammenhänge
„Wir haben im Jahr 2020 mit den Vorarbeiten begonnen, indem wir Hologramme
von realen Herzen im Hörsaal für die Lehre von Medizinstudenten entwickelt
haben“, erklärt Dr. Ann-Kathrin Rahm. Die AR-Modelle werden aus den Daten
von Magnetresonanz- (MRT) und Computertomografien (CT) sowie
Elektrophysiologischen Untersuchungen von klinikinternen Patienten
erstellt. „Die komplexen Zusammenhänge des Herzens und seiner Erkrankungen
können anhand der anschaulichen AR-Modelle sehr viel besser vermittelt
werden.“ Die ersten AR-Kurse fanden bei den Studenten und Dozenten großen
Anklang. „Parallel haben wir in der Klinik virtuelle 3D-Modelle auf
Smartphones, Tablets, PCs oder physische 3D-Hartplastiken genutzt“, sagt
Prof. Dr. Philippe Grieshaber, Chefarzt der Sektion Kinderherzchirurgie in
der Klinik für Herz- und Thoraxchirurgie, Universitätsklinikum Münster,
„teilweise bereits in der Aufklärung von Eltern sowie vor allem für die
Planung eines operativen Eingriffs bei sehr komplexen angeborenen
Herzfehlern.“
Eltern und Kindern im Aufklärungsgespräch die Angst nehmen
Mit einem Anteil von 40 Prozent ist zum Beispiel der sogenannte
Ventrikelseptumdefekt (VSD) der häufigste angeborene Herzfehler, der
operiert werden muss. Komplexer ist er, wenn er in Verbindung mit anderen
kombinierten Fehlbildungen auftritt. Tritt dieser Herzfehler allein auf,
befindet sich ein Loch in der Kammerscheidewand, durch das Blut aus der
linken zur rechten Herzkammer fließt. „Das Loch muss in der Regel mit
körpereigenem Gewebe verschlossen werden“, erklärt Prof. Grieshaber.
Unbehandelt kann der Defekt zu einer Überlastung des Herzens bis hin zur
lebensbedrohlichen Herzschwäche im frühen Säuglingsalter führen. „Anhand
des AR-Hologramms, das das Herz des Babys originalgetreu nachbildet,
können wir Eltern den Herzfehler und die anstehende Operation genau
erklären“, sagt Grieshaber. „Das nimmt ihnen Angst.“ Außerdem müssen viele
Kinder mit angeborenen Herzfehlern im Kindesalter noch einmal operiert
werden. „Um den kleinen Patienten ihr Herz und den anstehenden Eingriff
kindgerecht näher zu bringen, ist das AR-Hologramm ideal“, betont der
Kinderherzchirurg. Die medizinischen Informationen werden in
Zusammenarbeit mit einer Grundschullehrerin didaktisch aufgearbeitet. Die
Kinder lernen spielerisch ihr eigenes Herz kennen, sie können es anfassen,
durch Handgesten oder per Sprachbefehl verschieben, drehen und aus
verschiedenen Perspektiven betrachten, durchschneiden sowie kleiner und
größer machen, sogar so groß, dass sie hineingehen können.
Sorgfältige Planung von Eingriffen an komplexen angeborenen Herzfehlern
Ein weiterer wichtiger Vorteil der AR-Modelle: Gerade bei komplexen
angeborenen Herzfehlern wie etwa Ein-Kammer-Herzen oder dem sogenannten
Double Outlet Right Ventricle (DORV), bieten die AR-Modelle enormes
Potential für Kinderherzchirurgen und Kinderkardiologen, komplexe kardiale
Anatomien besser verstehen und komplizierte Operationen sorgfältiger
planen zu können und damit die Sicherheit zu erhöhen. DORV ist einer der
vielschichtigsten angeborenen Herzfehler, bei dem Körper- und
Lungenschlagader nicht jeweils von einer der beiden Herzkammern abgehen,
sondern von ein und derselben, nämlich von der rechten Herzkammer. Seine
chirurgische Korrektur ist eines der größten Herausforderungen eines
Kinderherzchirurgen. Insgesamt handelt es sich bei etwa einem Drittel der
Operationen in der Kinderherzchirurgie um komplexe Eingriffe“, sagt
Grieshaber, „die Re-Operationen im späteren Kindesalter eingeschlossen.“
Therapeutisches Vorgehen am Hologramm genau erklären
Nicht nur bei chirurgischen Eingriffen, sondern auch in der
Kinderkardiologie können AR-Modelle Wertvolles leisten. Einerseits bei
komplizierten Herzfehlern wie dem bereits beschriebenen DORV, oder bei
Herzrhythmusstörungen, wenn das Herz aus dem Takt gerät und nicht selten
bedrohlich schnell schlagen kann. Das betrifft Kinder mit angeborenen aber
auch erworbenen Herzproblemen. „Anhand des Herzhologramms können wir
Eltern das zugrundeliegende kardiale Problem und unser therapeutisches
Vorgehen besser erklären, was maßgeblich zum Aufklärungserfolg beitragen
kann“, erklärt Prof. Alexander Kovacevic, Oberarzt der Klinik für
Kinderkardiologie und angeborene Herzfehler am Universitätsklinikum
Heidelberg. Projektleiterin Dr. Rahm betont: „Als Medizindidaktikerin und
Elektrophysiologin liegt es mir am Herzen, den Kindern und Jugendlichen
sowie deren Eltern komplexe Eingriffe gut zu erklären, gerade auch die von
uns ,Erwachsenen-Kardiologen‘ durchgeführten Ablationen von
Herzrhythmusstörungen.“ So kann man den Eltern zum Beispiel detailliert
erläutern, wie mit in das Herz vorgeschobenen Kathetern Taktstörungen des
Herzens beseitigt sowie Stents oder Herzklappen implantiert werden können.
Das Resümee von Prof. Kovacevic: „Augmented Reality hat in der
Kinderkardiologie und Kinderherzchirurgie enormes Potential, Diagnostik
und Therapieentscheidungen bei komplexen kardialen Fehlbildungen zu
optimieren.“
(weg)
Video-Ansicht:
https://vimeo.com/1089853297/8
Zusatzmaterial: Interview
HoloHeart: Wie Mathematik kardiologische Bildgebung bereichert
Ohne Dr. Florian Kehrle ginge es nicht. Der Mathematiker ist ein
wesentlicher Schlüssel im „HoloHeart“-Forschungsprojekt. Der Angestellte
des Universitätsklinikums Heidelberg, der zudem den Bereich „Augmented
Reality (AR)“ der Heidelberger IT-Firma InspirationLabs leitet, hat die
„HoloHeart“-Version einer speziellen AR-Software der Firma kostenfrei zu
Forschungszwecken und eigens für das Forschungsvorhaben umgewandelt. In
dieser Software werden die Daten aus den Schnittebenen der MRT- und CT-
Aufnahmen von Patientenherzen sowie elektrophysiologischer Untersuchungen
in statische oder animierte 3D Herzmodelle transferiert. Scannt man mit
einer oder mehreren AR-Brillen einen patientenspezifischen QR-Code ab,
sehen alle Teilnehmer dieser sog. „Session“, das gleiche Herzhologramm
(und die entsprechenden virtuellen Transformationen, die für die Erklärung
notwendig sind).
Was ist für Sie der besondere Reiz des „HoloHeart“-Projektes?
Dr. Florian Kehrle: Ich finde es spannend und sinnstiftend, an der
Schnittstelle zwischen Technik und Medizin zu arbeiten. So habe ich zum
Beispiel auch eine mathematische Software zur Diagnose von
Herzrhythmusstörungen entwickelt. Es ist toll, zu erleben, wie diese
Software sogleich in der Klinik Anwendung findet.
Inwiefern wollen Sie die „HoloHeart“-Software weiterentwickeln?
Ich arbeite bereits daran, die Software zu erweitern, damit wir auch die
für die Kinderkardiologie und -herzchirurgie besonders wichtigen Daten aus
Ultraschall-Bildern des Herzens nutzen können. Es sollen dafür genau die
für Patienten und Ärzte interessanten Bereiche des Herzens schön und
präzise in der erweiterten Realität dargestellt werden.
Die Fragen stellte Ute Wegner
Sonderforschung Angeborene Herzfehler
Mit einem Fördervolumen von bisher rund 1,5 Millionen Euro fördert die
Deutsche Herzstiftung im Rahmen drei Sonderforschungsförderinitiati
seit 2023 Vorhaben in der Pädiatrischen Kardiologie, EMAH-Versorgung,
Kinderherzchirurgie und zu angeborenen Herzfehlern. Infos unter.
https://herzstiftung.de/ahf-pr
