Das HELIOS Phantom (Heidelberg Laparoscopic Intervention and Operation Simulator) stellt ein menschennahes Phantom mit einem Torso aus Kunststoff und Organen aus Silikon auf der Basis einer Computertomographie eines Patienten dar. Das Phantom dient als Evaluationsplattform für sämtliche Belange in der computer- und roboterassistierten Chirurgie, des Weiteren ist es als Trainingsphantom für die laparoskopische Chirurgie nutzbar. Mit dem HELIOS Phantom wird die Lücke zwischen den abstrakten in-vitro Evaluationsmodalitäten (z.B. geometrische Phantome) und den realistischen aber aufwendigen in-vivo Experimenten (z.B. Tierversuche) geschlossen. Mittels Rapid Prototyping wurden der Torso und die Organe in 3D Form ausgedruckt. Grundlage hierfür war das durch Segmentierung des CT Datensatzes entwickelte virtuelle Modell des Patientenkörpers. Besonderheit des HELIOS Phantoms ist die Möglichkeit der Herstellung eines Pneumoperitoneums für die laparoskopische Chirurgie. Schlüsselworte: realistisches Operationsphantom, Evaluationsplattform, laparoskopisches Trainingsphantom Die computer- und roboterassistierte Chirurgie hat in den letzten Jahren viele innovative Entwicklungen wie beispielsweise Navigations-, Planungs- und Assistenzsysteme hervorgebracht. Bevor diese jedoch am Patienten Anwendung finden können, müssen sie in in-vitro bzw. in-vivo Experimenten auf ihre Sicherheit und Verlässlichkeit überprüft werden. Bisher existiert nur eine beschränkte Anzahl von Möglichkeiten diese Entwicklungen zu evaluieren (1). Zudem besteht insbesondere bei laparoskopischen Operationen ein hoher Trainingsbedarf. Verglichen mit der konventionellen Chirurgie besteht bei der laparoskopischen Chirurgie ein erhöhter Aufwand sich die Techniken der laparoskopischen Chirurgie anzueignen. Bisher gibt es nur eine beschränkte Anzahl von Möglichkeiten laparoskopische Fertigkeiten zu trainieren, denn die Situation stellt sich hierbei analog zur oben geschilderten dar. Einerseits gibt es Phantome, die meist aus einer Box mit verschiedenen Einsätzen bestehen, mit denen einfache Übungen wie das Knoten knüpfen oder andere abstrakte Aufgaben durchgeführt werden können (2). Andererseits steht im Tiermodell (Schwein) eine weitere Evaluations- und Trainingmöglichkeit zur Verfügung (3). Das Ausführen von einzelnen chirurgischen Handgriffen ist zwar mit den meist selbst gebauten Phantomen relativ gut durchführbar, eine realistische Operations-/ Evaluationsumgebung kann allerdings selten geschaffen werden. Dies ist zwar im Tiermodell der Fall, jedoch mit erhöhtem Kosten- und Organisationsaufwand verbunden. Ziel unserer Entwicklung war ein Phantom, welches eine möglichst menschennahe Anatomie liefert und einen einfachen Zugang bei minimalem Organisationsaufwand bietet. Das HELIOS Phantom (Heidelberg Laparoscopic Intervention and Operation Simulator) besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: Zum einen aus einem Kunststofftorso und zum anderen aus Silikonorganen.
Nach Einsetzen eines Trokars mit Anschluss an einen handelsüblichen laparoskopischen Insufflator konnte im Inneren des Phantoms ein Druck von 11mmHg aufgebaut werden. Die Reproduktionsgenauigkeit der Organe lag in einer ersten Evaluation bei bei 1,92+-1,5 mm. Das HELIOS Phantom wurde erfolgreich für die Evaluation eines Navigationssystems genutzt. Die Kosten der Erstellung eines vollständigen Phantoms, Formerstellung inbegriffen, lagen bei ca. 5.800€. Das HELIOS Phantom eignet sich vor allem als Evaluationsplattform in der computerassistierterten Chirurgie und als Trainingsmodalität in der laparoskopischen Chirurgie. Das Phantom kann mit allen Organen des Bauches und Beckens bestückt werden und ermöglicht somit ein realitätsnahes Operieren bzw. Evaluieren definierter Fragestellungen. Es eignet sich gut dazu die bisher vorhandene Lücke zwischen den geometrischen Phantomen, in denen rudimentär Teilschritte von Operationen simuliert werden können und den sehr realitätsnahen Tiermodellen (v.a. Schwein) zu schließen. Das Phantom bietet zudem eine realistische Anatomie, da diese aus dem CT eines Patienten extrahiert wurde. Zudem besteht praktisch kein Organisationsaufwand, um das Phantom für Evaluationsversuche oder laparoskopische Trainings vorzubereiten.
Gemessen an den Möglichkeiten die das Phantom bietet, handelt es sich um eine preislich angemessene Alternative zu geometrischen Phantomen und Tierversuchen. Die Investitionen für den Torso und die Silikonformen sind nur einmalig zu tätigen. Je nach Verbrauch und Verschleiß der Silikonorgane und des Latextuches fallen hierbei minimale wiederkehrende Kosten an. 5 6
Dieses Projekt wird von der DFG im Rahmen des Graduiertenkollegs 1126 „Intelligente Chirurgie“ gefördert.