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Innovative Impulse für die medizinische Ausbildung: 3D4Medical setzt auf Augmented und Mixed Reality sowie fotorealistische 3D-Modelle

Die zukunftsweisenden Videos von 3D4Medical, irischer Entwickler und Anbieter von Software-Lösungen und Apps für die medizinische Ausbildung und den Einsatz in der Medizin- und Fitnessbranche,  beeindrucken vor allem durch ihre innovative „Explosionsfunktion“, mit der sich einzelne Bereiche eines Organs detailliert und sehr genau untersuchen lassen. Das in Dublin ansässige und international agierende Medizintechnikunternehmen ist seiner Zeit voraus und seit drei Jahren branchenführend beim Einsatz von Augmented Reality (AR) in der medizinischen Ausbildung.

Aufgrund zeitnaher Investitionen in Forschung und Entwicklung sowie branchenorientierter Innovation ist es dem Medizintechnikvisionär John Moore, CEO von 3D4Medical, gelungen, die Digital Health-Technologie einen entscheidenden Schritt voranzubringen. Augmented Reality wurde dabei erstmals im „Project Esper: Mixed Reality Anatomy Learning“ eingesetzt, einem vor drei Jahren von 3D4Medical produzierten Video, das den damaligen Entwicklungsstand ebenso eindrücklich demonstrierte wie die Zukunft der Technologie.

Wer diese beeindruckende Technologie mit eigenen Augen erleben möchte, kann sich das Project Esper hier ansehen.

Irlands Innovatoren im Bereich Medizintechnik

Doch wie funktioniert diese Technik eigentlich? John Moore führt aus:

“Unsere Augmented und Mixed Reality-Anwendung basiert auf medizinisch besonders detaillierten 3D-Modellen, die wir mit großem Aufwand fotorealistisch und originalgetreu entwickelt haben.”

John Moore erläutert, dass es gerade diese Kombination aus Realitätstreue und einer in der realen Welt unmöglichen Darstellung ist, die Lösungen und Produkte von 3D4Medical auszeichnen und die selbst so erfahrene internationale Partner wie die Mayo Clinic beeindrucken konnten.

“Beispielsweise kann sich der Anwender mithilfe eines iPads ein Herz einfach überall platzieren und sogar auf dem Küchentisch anzeigen lassen. Selbstverständlich ist das Herz dabei nicht wirklich dort. Doch der Raum ist echt. Sie können sich ein fotorealistisches, funktionales Organ zu Hause oder am Arbeitsplatz ansehen.”

Wer sich Videos von 3D4Medical ansieht, ist nicht nur vom Detailreichtum beeindruckt, sondern auch vom großen Potenzial der Technologie. Die einzigartig präzise Darstellung lebenswichtiger Organe erscheint futuristisch. Das aktuelle Video Complete Heart zeigt das bislang genauste realistische 3D-Modell eines Herzens. Die Entwicklung der zugrunde liegenden Technologie hat selbst mit einem großen Team und entsprechender Ausstattung mehrere Jahre in Anspruch genommen. Ein weiteres Jahr hat es gedauert, bis das Herzmodell mit seinen 100 beweglichen Teilen so natürlich und fotorealistisch aussah wie im nun fertig gestellten Video.

3D4Medical ist Teil eines Ökosystems irischer Medizintechnikpioniere, die aufgrund ihrer Innovationsstärke und bahnbrechenden Produkte weltweit erfolgreich sind. John Moore erklärt:

“Irische Medizintechnikunternehmen zählen mittlerweile zur Weltspitze. Es ist bekannt, dass wir mit sämtlichen Unternehmen im Silicon Valley mithalten können. Wir arbeiten in den USA eng mit den dortigen Technologiegiganten zusammen, insbesondere mit Apple. Wir sind vor Ort im Labor von Apple tätig und beide Unternehmen profitieren vom gegenseitigen Wissenstransfer.”

Für Medizintechnikpioniere wie 3D4Medical sind Investitionen in Innovation unverzichtbar:

“Die Mittel für Forschung und Entwicklung, die wir von Enterprise Ireland erhalten haben, haben uns Ergebnisse ermöglicht, die wir anderweitig kaum erreicht hätten. Innovationen haben uns auf die Weltbühne geführt, auf der wir als international führender Medizintechnikhersteller anerkannt sind.”

Kosteneinsparungen und Effizienz in der Medizintechnik

Beschäftigte und Studierende im Medizinsektor profitieren gleichermaßen von innovativer Technologie. Der Einsatz von Augmented und Mixed Reality ermöglicht eine bislang ungeahnte Effizienz und revolutioniert so die medizinische Ausbildung. So lassen sich Vorgänge und Prozesse beispielsweise zeitunabhängig veranschaulichen. Zudem muss bei einem wesentlichen Teil der medizinischen Ausbildung nicht länger auf physische Modelle zurückgegriffen werden. Moore kommentiert:

“Mit der heute verfügbaren Technologie können Anwender bereits virtuell Schnitte von Organen erstellen, Organe sezieren und diese von allen Seiten betrachten. Dozenten können virtuelle und physische Sektionen aufzeichnen und Studierenden zur Verfügung stellen, die diese dann mithilfe von Augmented Reality betrachten können.”

Medizinstudenten erhalten durch diese Anwendungen außerdem die Möglichkeit, selbstbestimmt aus diesen Sektionen zu lernen.

Moore weiter: “Studierende müssen nicht länger passiv im Hörsaal oder Seminarraum sitzen. Sie können sich bewegen und die Sektion aus jedem gewünschten Blickwinkel verfolgen.”

Aber nicht nur Studenten und Dozenten profitieren vom Einsatz von Augmented Reality in der medizinischen Ausbildung. Für Bildungseinrichtungen und andere Anwender bestehen ebenfalls große Einsparmöglichkeiten.

“Augmented Reality hat das Potenzial, die oftmals kostspielige Leichensektion praktisch vollständig zu ersetzen. In vielen Ländern fallen in diesem Bereich oftmals wesentlich höhere Kosten an als in Irland, da es hier zahlreiche Spender gibt, die ihren Körper nach dem Tod für wissenschaftliche Zwecke zur Verfügung stellen. Augmented Reality bietet im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren eine effizientere und kostengünstigere Form der Ausbildung.”

Auch die Frage nach dem Realitätsgrad spielt diesbezüglich eine wichtige Rolle. Wie realistisch ist eine Leichensektion? Und wie realistisch ist im Vergleich hierzu die durch die Medizintechnik ermöglichte virtuelle Variante?

“Bei Leichensektionen können Dozenten und Studenten selbstverständlich nur an toten Körpern arbeiten. Mit einer Technologie wie unserem Complete Heart kann die Sektion an einem schlagenden Herzen erfolgen. Beispielsweise lassen sich die Entstehung von Endokarditiden auf den Herzklappen und deren Auswirkungen in Echtzeit verfolgen. Die Abläufe im Körper können verlangsamt dargestellt werden, um die Folgen eines Problems bei den Herzklappen für den Blutkreislauf sichtbar zu machen. Außerdem lassen sich alle Abläufe auch in Echtzeit darstellen, während es bei einer Leichensektion weder Blutfluss noch Bewegung gibt.”

Softwareentwickler warten auf innovative Hardware

Wer an medizinische Ausbildung denkt, hat zunächst häufig schwere und teure Bücher im Kopf. Verleger begrüßen die von 3D4Medical vorgestellte Technologie und erkennen, dass in der Zusammenarbeit auch eine Chance für sie liegt. Die Zukunft von Augmented und Mixed Reality geht über die Verwendung des iPad als Viewer hinaus. Das volle Potenzial der Innovationen von 3D4Medical lässt sich nur mit passender Hardware ausschöpfen. John Moore erläutert:

“Wir Softwareentwickler sind auf Innovationen bei der Hardware angewiesen. Derzeit arbeiten wir eng mit Apple zusammen. Deren iPhone- und iPad-Technologie ist fantastisch. Jedoch ist es kaum vorstellbar, dass Chirurgen bei Operationen ein iPad verwenden. Der nächste große Schritt bei der Entwicklung ist der Einsatz von Mixed Reality-Brillen mit Kameras. Anwender werden Geräte tragen, die wie gewöhnliche Sonnenbrillen aussehen, den Chirurgen jedoch durch KI-Funktionen unterstützen.”

Die Anwendungen von 3D4Medical werden schon bald auch für HoloLens verfügbar sein, die Mixed Reality-Brille von Microsoft:

“Wenn Dozenten eine Sektion oder Operation aufzeichnen und ihren Studenten zur Verfügung stellen, können sie sich diese mit HoloLens direkt ansehen. Dabei können sich auch mehrere Studenten mit Headsets im selben Raum aufhalten, sich bewegen und den Vorgang aus jedem Blickwinkel verfolgen. Wenn Studierende die Aufzeichnung abspielen, hören sie über HoloLens die Stimme des Dozenten, der den Vorgang beschreibt. Die passende App veröffentlichen wir Anfang 2018.”

Zukunftsorientierte Medizintechnik kombiniert Augmented Reality und künstliche Intelligenz

John Moores Aussagen klingen visionär, doch er selbst steht fest auf dem Boden der Tatsachen. Er mag es nicht, wenn technologische Möglichkeiten grundlos gehypt werden, sondern hat immer die Endanwender im Blick, die praktischen Vorteile für Studenten, Dozenten und auch Patienten. Dabei stellt er sich stets die folgende Frage:

“Welche Vorteile bietet Augmented Reality gegenüber Alternativen tatsächlich? Selbstverständlich hat es den großen Hype gegeben. Zu viele Anwendungen sehen ansprechend aus, haben sonst aber wenig zu bieten. Es gibt zahlreiche Gimmicks. Innovation muss einen Mehrwert beinhalten und besser sein als vorhandene Technologien.”

Für John Moore liegt ein Großteil des Potenzials der Technologie nicht im bloßen Einsatz von Augmented Reality, sondern in deren Kombination mit künstlicher Intelligenz (KI).

“Die Zukunft gehört einer Kombination aus Augmented Reality und KI. Die Smartglasses von Chirurgen werden erkennen, was diese gerade sehen, eine Aorta, eine Vene oder einen Nerv, der nicht durchtrennt werden darf. Sie werden den Anwender und selbst Neulinge sicher durch jede Operation führen. KI-Brillen werden einzelne Abschnitte im Blickfeld hervorheben und bezeichnen.”

Auch wenn es sich bei künstlicher Intelligenz um ein Trendthema handelt, sind die Vorteile in diesem Bereich offensichtlich. Für einen Partner von 3D4medical wie die Mayo Clinic liegen diese darin, dass der umständliche Umgang mit echten Körpern entfällt. Moore erläutert:

“Bei einigen Operationen tritt viel Blut oder Rückenmarksflüssigkeit aus. Dies stellt ein Risiko dar, da es den Sichtbereich des Chirurgen einschränkt, der die Operation dann praktisch blind durchführen muss. Hier zeigt sich der Vorteil von Overlays und Bezeichnungen, die vor der Operation anhand eines 3D-Scans der Körper von Patienten erstellt wurden. Der Chirurg sieht trotz des Blutes und der Rückenmarksflüssigkeit ein fotorealistisches Bild des fraglichen Körperteils. Dadurch sinkt das Risiko, dass wichtige Nerven durchtrennt werden oder Operationsbesteck zurückbleibt, deutlich.”

Dies sind Verbesserungen, von denen alle profitieren. Operationen werden sicherer, wenn Chirurgen den Körper in der Ausbildung und bei Operationen mit einer Genauigkeit betrachten können, die sich mit bloßem Auge nicht erreichen lässt.

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