Virtual und Augmented Reality in der Urologie
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Leitthema
Urologe
https://doi.org/10.1007/s00120-021-01734-y
Angenommen: 23. November 2021
Virtual und Augmented Reality in
© The Author(s), under exclusive licence to der Urologie
Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von
Springer Nature 2021 P. Sparwasser · M. Haack · L. Frey · A. Haferkamp · H. Borgmann
Department of Urology, University Medical Center, Johannes Gutenberg University, Mainz, Deutschland
Zusammenfassung
In diesem Beitrag Zwar haben jeher technologische Weiterentwicklungen die medizinische Versorgung in
deren stetigem Wandel optimiert, so waren diese jedoch immer noch für den Anwender
– Intraoperative Einblendung bildgebender weitestgehend fassbar. Getrieben durch immense finanzielle Anstrengungen sind
Verfahren innovative Produkte und technische Lösungen entstanden, die den medizinischen
– Telementoring und Telemedizin Alltag transformieren und diesen in Zukunft um eine Dimension erweitern werden:
– Anatomische und operative Ausbildung die Virtual und Augmented Reality. Dieser Übersichtsartikel fasst die aktuellen
– Ausblick wissenschaftlichen Projekte und den zukünftigen Nutzen von Virtual und Augmented
Reality im Fachgebiet der Urologie zusammen.
Schlüsselwörter
Mixed Reality · Datenbrille · Augmented Reality · Telemedizin · Matching
Prinzipiell muss zu Beginn unseres Über- meist entsprechend visuellen oder auditi-
sichtsartikels festgehalten werden, dass ven Sensationen in die reale Welt integriert
sämtliche erforschten Anwendungen ge- [2]. Die reale Welt bleibt somit weiterhin
rade im urologischen Fachbereich zwar optimiert durch virtuelle Informationen
meist einen subjektiven Nutzen oder Vor- fassbar.
teil ausweisen, ohne dass jedoch zum ge-
genwärtigen Zeitpunkt belastbare und ro-
buste Studien vorliegen, die dies belegen
» VR und AR werden zunehmend
in die klinische Routine integriert
[1]. Der Trend jedoch, Virtual Reality (VR)
und Augmented Reality (AR) in die kli- Ein klassisches Beispiel hierfür ist die
nische Routine integrieren zu wollen, ist Projektion in das Sichtfeld von Bildern
zweifelsohne vorhanden und wohl nur ei- oder von virtuellen Modellen mittels ei-
ne Frage der Zeit. Während noch im Jahr ner Smartglass (. Abb. 2). Eine Smartglass
2000 auf der Metadatenbank PubMed nur ist dabei eine Datenbrille mit integrierten
121 Artikel zu VR und 7 Artikel zu AR pu- Prozessoren, die Informationen zum Sicht-
bliziert wurden, sind es nun jährlich mehr feld des Benutzers hinzufügen kann. Im
als > 2000 (VR) bzw. > 600 (AR) mit stetig Falle der AR behält der Anwender dabei
steigender Tendenz (. Abb. 1). freie Sicht auf die reale Welt und kann
Unter VR versteht man dabei die künst- parallel auf digitale Informationen zurück-
liche von Computern simulierte und gene- greifen. Je nach Smartglass-Modell kann
rierte Umgebung, mit welcher eine Inter- diese allerdings auch eine rein virtuelle
aktion möglich ist [2]. Die VR ermöglicht es Umgebung, also eine VR kreieren. Borg-
dadurch an einem Ort zu sein und gleich- mann et al. [3] definierten die potenziellen
zeitig eine andere Umgebung, eine eben Anwendungsgebiete von Smartglasses im
rein virtuelle Welt, wahrzunehmen. urologischen Operationssaal folgender-
Die AR hingegen generiert keine rein maßen:
virtuelle Umgebung. Entsprechend des – Foto-, Video- und Liveübertragung für
Begriffs „augmented“ (engl. „to augment Aus-, Fort- und Weiterbildung
something“ = etwas erweitern) werden – Fotos und Videos zur Dokumentation
QR-Code scannen & Beitrag online lesen hier vielmehr künstliche Informationen, – Telekonsultation von Kollegen
Der Urologe 1
Leitthema
2000
1750
1500
y = Publikationen (Anzahl)
1250
1000
750
500
250
0
2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021
x = Jahr
Virtual Reality Augmented Reality Mixed Reality
Abb. 1 8 Anzahl wissenschaftlicher Publikationen auf der Metadatenbank PubMed mit Bezugnahme auf Virtual Reality (VR)
und Augmented Reality (AR) in den Jahren 2000 bis 2021
– Aufrufen elektronischer Patientenakte in dem man Inhalte nicht nur anschaut, wendungen untersucht. Dabei zeigt sich,
– Aufrufen von radiologischer Bildge- sondern in ihnen steckt“ [5]. Im Metaverse dass vielerorts bereits außerhalb des urolo-
bung. verschwimmen und verschmelzen präziser gischen Fachgebiets insbesondere im chi-
formuliert VR und AR mit dem Internet rurgischen Sektor fest integrierte Lösun-
DieMixed Reality(MR) vereintmeistmittels zu einem kollektiven interaktiven dreidi- gen bestehen, die bereits routinemäßig
einer Smartglass Attribute dieser beiden mensionalen (3D-)Universum, wobei der im Alltag etabliert sind. VR und AR kön-
Welten und ist entsprechend ein Hybrid Nutzer diesen interaktiven Raum als real nen dabei auf unterschiedlichste Art und
aus realen und virtuellen Sensationen mit empfindet, indem er dort als Avatar „tat- Weise positiven Einfluss auf die ärztliche
dynamischen Übergängen von VR in AR sächlich“ alltägliche Dinge wie Arbeiten, Wahrnehmung ausüben, wobei mehrere
[4]. Einkaufen, Reisen, Konzertbesuche etc. er- Studien analysierten, dass insbesondere
Während diese Begrifflichkeiten von VR, leben kann. von den folgenden drei Anwendungsge-
AR und MR noch halbwegs verständlich bieten medizinischer Fortschritt erwartet
sind ist es die sog. Metaverse nur noch
bedingt. Zwar existiert dieser Begriff der
» Im Metaverse verschmelzen wird [3, 6, 7]:
1. intraoperative Einblendung bildgeben-
VR und AR mit dem Internet zu
Metaverse schon seit 1992 (Science-Ficti- einem kollektiven interaktiven der Verfahren
on Roman Snow Crash von Neal Stephen- dreidimensionalen Universum 2. Telementoring und Telemedizin
son) jedoch hat er erst kürzlich im Rah- 3. anatomische und operative Ausbil-
men des „rebrandings“ von Facebook ® Stand heute ist davon auszugehen, dass dung.
®
zu Meta mit dem Ziel eine neue tech- viele Anwendungen im Bereich der VR, AR
nologische Epoche einzuleiten neue Auf- und MR ihren Nutzen im medizinischen Dies verbunden mit dem Ziel, relevante
merksamkeit erlangt. Der CEO von Face- Alltag beweisen werden, während man Parameter wie Verringerung der Kom-
book Mark Zuckerberg selbst beschreibt die Entwicklung des Metaverse vorerst als plikationsraten, Kosteneinsparungen und
dabei Metaverse wenig verständlich fol- Zukunftsmusik betrachten muss. präzisere chirurgische Ergebnisse mit
gendermaßen: „Man kann sich das Meta- Mehrere Studien haben den Nutzen von entsprechend einhergehender verbesser-
verse als verkörpertes Internet vorstellen, VR und AR im Rahmen medizinscher An- ter Lebensqualität und -erwartung für
2 Der UrologeLeitthema
Abb. 2 8 Darstellung eines virtuellen Hologramms der Nieren mit Gefäßversorgung unter Verwendung der Mixed Reality
Smartglass HoloLens II (Microsoft) und der Virtual Surgery Intelligence (VSI) Software von ApoQlar. (Mit freundl. Genehmi-
gung, ©apoQlar GmbH, alle Rechte vorbehalten)
die Patienten zu ermöglichen. Isoliert Echtzeitsonographie während einer Ope- selrolle in der Transformation zukünftiger
das Fachgebiet der Urologie betrach- ration unter aseptischen Bedingungen [9]. Operationssäle.
tet haben bereits viele KollegInnen in Die Idee hierbei beruht darin, dem Opera- Wake et al. [11] konfigurierten mit-
systematischen Reviews umfassend die tionsteam intraoperativ ein Tool zur Verfü- tels Unity 3D-Software ein AR-Modell
bestehenden Anwendungsversuche be- gung zu stellen, welches ihnen patienten- eines Nierentumors, welches über die
leuchtet und mussten hierbei festhalten individuelle Informationen über die Loka- ®
Smartglass Hololens von Microsoft (Red-
[1, 6, 8], dass zwar einige interessante lisation von anatomischen oder patholo- mond, Washington, USA) perioperativ
Anwendungsideen und Ansätze in der gischen Strukturen liefert und somit das visualisiert werden konnte und so Auf-
Urologie bestehen, diese jedoch noch chirurgische Verständnis am „point of care“ schluss über die Tumorlage, Infiltrations-
den Beweis schuldig bleiben, tatsächlich erweitert [10]. Dies mit dem Ziel, präzise- tiefe und Gefäßversorgung lieferte. Die
die urologische Versorgung hinsichtlich re operative Ergebnisse unter Schonung Kollegen schlussfolgerten, dass die 3D-Vi-
der oben genannten Parameter bzw. End- gesunder Strukturen zu ermöglichen. Um sualisierung des Tumors die intraoperative
punkte zu optimieren. Im Folgendem diesen intraoperativen kognitiven Trans- Entscheidungsfindung bei Begutachtung
gehen wir auf die oben genannten drei fer des Operateurs zwischen präoperativer des AR-Modells maßgeblich beeinflussen
vielversprechenden Anwendungsgebiete Bildgebung und realen Strukturen weiter kann.
für die Implementierung von VR und AR zu optimieren sind bereits sog. Matching- Porpiglia et al. [12] griffen diese The-
im urologischen Alltag ein (. Tab. 1). Tools und Tracking-Tools entstanden. Diese matik ebenso in einer Reihe von Original-
ermöglichen ebenfalls am „point of care“ arbeiten auf. Für komplexe Nierentumo-
Intraoperative Einblendung eine Fusion realer Organe/Körper mit pa- ren mit einem PADUA-Score („preopera-
bildgebender Verfahren tientenindividuellen virtuellen Hologram- tive aspects and dimensions used for an
men und sollen so die Navigation während anatomical classification“) ≥ 10 wurden vor
Viele Anwendungen im Bereich der VR und der Operation erleichtern (. Abb. 2; [8]). transperitonealer roboterassistierten Nie-
AR ermöglichen den Zugriff auf röntge- Laut Yoon et al. [7] spielen genau diese renteilresektion im Rahmen einer retro-
nologische Bildgebung wie CT, MRT oder Formen der AR-Anwendungen die Schlüs- spektiven Studie mit insgesamt bei 48 Pa-
Der Urologe 3Leitthema
Tab. 1 Tabellarische Übersicht über aktuelle urologische Forschungsprojekte im Bereich der Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) in den
Anwendungsgebieten intraoperative Einblendung, Telementoring/Telemedizin und anatomische/operative Ausbildung
Jahr Autor Operation Technology/Verfahren Resultat
Intraoperative Einblendung bildgebender Verfahren
2018 Wake et al. Robotische Nieren- AR-Nierenmodelle via Unity 3D-Software Positiven Einfluss auf intraoperative
[11] teilresektion Entscheidungsfindung
2019 Porpiglia et al. Robotische Nieren- AR-Modelle der Niere via „hyperaccuracy three-dimen- AR-Nierenmodell ist konventionellen
teilresektion sional reconstruction“ und mit intraoperativer Real-time- Ultraschall überlegen
Fusion/Matching
2018 Porpiglia et al. Robotische Pro- AR-Prostatamodelle via „hyperaccuracy three-dimensional Suffizientes Matching, das individua-
[13] statektomie reconstruction systems“ (HA3D™) und intraoperatives lisierte operative Therapie ermög-
Matching via TilePro™ multi-input display technology licht
2021 Porpiglia et al. Robotische Pro- AR-Prostatamodelle mit intraoperativem autonomem Intraoperative Fusion verbessert
statektomie Matching via Artificial Intelligence Convolutional Neuronal onkologisches Ergebnis bei fortge-
Network Software schrittenen Tumoren
2018 Schiavina Robotische Pro- Intraoperatives Matching von 3D-AR-Prostatamodellen Ermöglicht Optimierung und Anpas-
et al. [15] statektomie sung beim „nerve-sparing“
2020 Janabi et al. Ureterorenoskopie Smartglass AR-assistierter (HoloLens)Ersatz der koventio- Smartglass AR-Ureterorenoskopie
[16] nellen Monitore (Endoskopie/Fluoroskopie) ist durchführbare alternative; ggf.
bessere Ergonomie
2018 Qian et al. [17] Robotische Opera- Smartglass AR-assistierte (HoloLens)Ersatz des koven- 3D-Sichtverhältnisse und bessere
tionen tionellen Monitors des Bedside-Assistenten während Augen-Hand-Koordination für Assis-
daVinci-Operation tenten
Telementoring und Telemedizin
2021 El-Asmar et al. Aquablation der Supervision Aquablation der Prostata via Proximie-Platt- Telementoring sichere und kostenef-
[22] Prostata form und AR-Telementoring durch Remote Surgeon fektive Unterstützung
Anatomische und operative Ausbildung
2021 Schwartzmann Anatomieunterricht Visible Body = Tablet- oder Smartphone-basierte AR- Erhöhtes Engagement und bessere
et al. Applikation mit Generierung virtueller Organmodelle räumliche Vorstellung
2020 Schoeb et al. Studentenpraktikum Smartglass MR-assistierte (HoloLens)Applikation mit Effiziente und kostengünstige Über-
[4] Blasenkatheterismus praktischer Anleitung eines Blasenkatheters mittlung von Lerninhalten
2019 Yamada et al. Nierentumor 3D-Rekonstruktion der Nieren mit Holoeyes-Software und Unkomplizierte AR-3D-Rekonstrukti-
[19] AR-Visualisierung via Smartglass Mirage Solo on zur präoperative Planung
2019 Yoshida et al. Nierentumor 3D-Rekonstruktion der Nieren mit Holoeye-Software und AR-3D-Rekonstruktion beeinflusst
[19] AR-Visualisierung via Smartglass HoloLens die präoperative Planung
2017 Porpiglia et al. Nierentumor AR-Modelle via „hyperaccuracy three-dimensional recon- Präoperative AR-Modelle senken die
struction“ bei komplexen Nierentumoren intraoperative Notwendigkeit für
eine globale Ischämie
2018 Neumann TURB VR-TURB via UroTrainer bei Studenten Effektivität und Sicherheit einer VR-
et al. [31] TURB werden durch Training rasch
gesteigert
2018 Schulz et al. TURB VR-TURB via UroTrainer bei urologischen Assistenz- und Komplettiert die endurologische
Fachärzten Ausbildung
VR Virtual Reality, AR Augmented Reality, TURB transurethrale Blasenresektion
tienten ein AR-Modell der tumortragen- interessanterweise 3 Monate postoperativ AR-Nierenmodellen für komplexe Tumore
den Niere mittels „hyperaccuracy three- im Rahmen des CT-Kontrollstagings eben- dem konventionellen Ultraschall überle-
dimensional reconstruction“ konfiguriert, so eine besser erhaltene Nierenperfusion gen ist. Zudem führte ihre AR-Fusion zu
welches dann intraoperativ während Tu- festgehalten. einer präziseren Resektion, weniger post-
morresektion virtuell mit der realen Nie- operativen Komplikationen und besseren
re fusioniert wurde. Als Vergleichsgruppe
diente ein Arm mit 43 Patienten, bei de-
» 3D-AR-Nierenmodelle für funktionellen Ergebnissen.
Einen ähnlichen Ansatz übertrugen die-
komplexe Tumore könnten dem
nen nur ein konventioneller intraopera- konventionellen Ultraschall selbe Arbeitsgruppe um Porpiglia 2019
tiver Ultraschall angewendet wurde. Un- überlegen sein [13] auf die roboterassistierte radikale
ter dieser 3D-AR-Führung wurden weni- Prostatektomie und führten diese eben-
ger globale Ischämien, bessere Enuklea- Die Kollegen reüssierten, dass diese robo- so nach Erstellung eines AR-Modells der
tionsraten und weniger Verletzungen des terassistierte Nierenteilresektion unter Fu- Prostata unter Verwendung des oben
Hohlsystems beobachtet. Zudem wurde sion (alt. Matching) mit individuellen 3D- genannten „hyperaccuracy three-dimen-
4 Der Urologesional reconstruction system“ (HA3D™, 3 Patienten sogar zu einer Anpassung des rend auf innovativen Weiterentwicklungen
MEDICS, Turin, Italien) durch. Hierbei chirurgischen Vorgehens beim „nerve- und dem zunehmend technikaffinem Pa-
wurde die hochauflösende multiparame- sparing“ führt. tientengut an Interesse zunehmen. Wäh-
trische MRT (mpMRT; 1-mm-Schichten) Die AR bietet zudem die Option, den rend die Telemedizin mehr die Interaktion
der Prostata bei insgesamt 30 Patienten Monitor im Rahmen vieler endoskopischen zwischen Arzt und Patient, welche sich
nach AR-Konfiguration in die da Vinci- Operationen zu ersetzen. Janabi et al. [16] an geographisch unterschiedlichen Orten
Konsole (Intuitive Surgical, Sunnyvale, haben dies im Rahmen der Ureteroreno- befinden, durch ein technologisches Kom-
USA) eingespeist und virtuell durch den skopie bei insgesamt 72 Teilnehmern (No- munikationsmittel beschreibt, so ist glei-
Operateur mittels TilePro™ Multi-Input vizen bis Experten) erforscht. Hierbei er- chermaßen das Telementoring als Anlei-
Display Technology (Intuitive Surgical) folgte die videoskopische Bildeinblendung tung eines Auszubildenden über die Ferne
mit der realen Prostata fusioniert und über den Display der Smartglass Hololens, hinweg zu verstehen [18].
bei insgesamt vier Schlüsselstellen zur wobei zusätzlich über die Smartglass das
intraoperativen Navigation eingeblendet. präoperative CT und auch die intermittie- » Viele ambulante urologische
Leitthema
Zusätzlich wurde intraoperativ bei allen rend durchgeführte konventionelle rönt- Patienten begrüßen routinemäßige
30 Patienten die Indexläsion nach AR- genologische Fluoroskopie eingeblendet ärztliche Konsultation via
Fusion durch den Operateur mittels eines werden konnte. Telemedizin
Clips markiert. Die finale histopatholo- Neben der Idee den Operateur im Rah-
gische Beurteilung bestätigte bei allen men roboterassistierter Operationen mit- Im Rahmen der COVID-19-Pandemie („co-
Patienten die korrekte intraoperative Mar- tels AR und VR zu unterstützen gibt es ronavirus disease 2019“) konnte in einer
kierung auf der Höhe der tatsächlichen bereits Projekte, bei welchen die Assis- Studie von Böhm et al. [19] demonstriert
Indexläsion. Auch hier suggerierten die tenten (ARssist) mit einer Smartglass aus- werden, dass 84,7 % der ambulanten uro-
Kollegen, dass eine intraoperative Echt- gestattet wird. Die Smartglass Hololens logischen Patienten einer deutschen Klinik
zeitfusion mit 3D-AR-Prostatamodellen ®
von Microsoft ermöglicht dabei im Ver- ihre anstehende routinemäßige ärztliche
dem operativen Ergebnis insbesondere suchsaufbau von Qian et al. [17] dem Konsultation via Telemedizin bevorzugen
durch die Möglichkeit der individualisier- Assistenten neben der 3D-Sicht entspre- würden. Dabei zeigen die bestehenden
ten Anpassungen Vorteile bringen könnte chend der da Vinci-Konsole v. a. eine freie telemedizinische Produkte eine hohe Pa-
[13]. Basierend auf diesen Forschungs- Auge-Hand-Koordination, die es ihm bei- tientenzufriedenheit bei einfacher Hand-
ergebnissen entwickelten die Kollegen spielsweise erlaubt, gleichzeitig die Clip- habung [20].
Anfang 2021 ein Verfahren, welches unter zange einzuführen und parallel diese di- Glenn et al. [21] demonstrierten zu-
Verwendung einer Artificial Intelligence rekt intrakorporal weiter zu verfolgen, oh- dem bereits 2017 in einer Umfrage un-
Convolutional Neuronal Network Soft- ne dabei ungelenk auf einen Monitor bli- ter Mitgliedern des American College of
ware automatisch eine intraoperative cken zu müssen. Zudem haben Qian et al. Surgeons, dass ca. 80 % der Chirurgen im
Fusion über die da Vinci-Konsole konfi- ein AR-unterstütztes Modul programmiert, ländlichen Raum unabhängig vom Ausbil-
guriert. Bei 10 Patienten mit Verdacht auf das dem Assistenten über die Smartglass dungsgrad Interesse an Telementoring-/
ein extrakapsuläres Wachstum konnte hier virtuell den geometrischen Verlauf der Ro- Monitoring-Programmen bekunden. Dies
in 8 von 10 Fällen ein Stadium pT3a/b be- boterarme auf/in den Körper projiziert, um insbesondere mit der Intention neue Ope-
stätigt werden, und die zusätzlich anhand ihm die räumliche Lagebeziehung zwi- rationstechniken zu erlernen und im Fal-
des AR-Modells der Prostata intraoperativ schen Operationsgebiet und Endoskopen le unerwarteter intraoperativer Befunde
entnommenen Biopsien zeigten in 75 % besser zu verdeutlichen. einen externen Experten konsultieren zu
einen Tumornachweis. Entsprechend wur- Aktuell konzentrieren sich die meisten können. Diese Versorgungslücken könnten
de auch hier bei lokal fortgeschrittenen Applikationen der intraoperativen Bildein- mit Hilfe von VR- oder AR-Anwendungen
Tumoren angenommen, dass das onkolo- blendung auf laparoskopische Verfahren. zukünftig unter sehr authentischen Bedin-
gische Ergebnis durch eine intraoperative Jedoch ist davon auszugehen, dass auch gungen geschlossen werden.
AR-Fusion verbessert werden kann [14]. hier der Transfer auf die klassische offene Die Firma Proximie ist einer der Vorreiter
Auch im Rahmen des „nerve-sparing“ Chirurgie erfolgen wird. Das deutsche Un- in der Welt des Telementorings mit > 5000
scheint diese Form der AR-unterstütz- ternehmen ApoQlar hat sich dabei auf chirurgischen Eingriffen. Proximie ist dabei
ten roboterassistierten Prostatektomie eben dieses virtuelle Matching radiolo- eine innovative digitale Plattform, die AR-
zukünftig Vorteile bieten zu können. gischer Bildgebung mit realen Körpern/ Echtzeitvideostreams verwendet, um bis
Schiavina et al. [15] konnten hier an Organen spezialisiert und bereits v. a. in zu 40 Teilnehmer gleichzeitig an einer Ope-
26 Patienten, die sich einem nerverhal- chirurgischen Fachgebieten seinen Nutzen ration virtuell teilnehmen zu lassen [22].
tenden Verfahren einer Prostatektomie demonstrieren können (. Abb. 2). Die Plattform besteht aus einem mobilen
unterzogen, demonstrieren, dass die in- Modul mit mehreren Computer-, Kamera-
traoperative Einblendung des AR-Prostata- Telementoring und Telemedizin und Audiosystemen, die in jeden Opera-
modells basierend auf dem präoperativen tionssaal integriert werden kann, wobei
mpMRT die intraoperative Identifikation Telementoring und Telemedizin sind seit das Modul zusätzlich simultan an die in-
der Indexläsion unterstützt und in 1 von Jahren viel diskutierte Konzepte, die basie- traoperativ verwendeten Endoskope oder
Der Urologe 5Leitthema
Videokameras konnektiert wird. Der ent- 6]. Zwar werden VR- und AR-Anwendun- diese vermeintlich simplen Anwendungen
fernt sitzende Chirurg („Remote Surgeon“) gen den herkömmlichen anatomischen ein großes Potenzial für derlei Applikatio-
leitet den auszubildenden Kollegen an, in- und operativen Ausbildungsprozess nie- nen zu sein scheinen mit dem Ziel, kos-
dem er direkt verbal Feedback gibt und mals ersetzen, jedoch kann dieser rascher teneffektiv, interessant und effektiv Lehr-
zusätzlich manuell über das Display visua- und sicherer erfolgen. inhalte zu vermitteln.
lisierbar für den Kollegen via AR eingreift, Im Rahmen der präoperativen Vorberei-
beispielsweise um bestimmte Landmar- » Die VR- und AR-Applikationen tung auf eine partielle Nierenteilresektion
ken zur Orientierungshilfe zu setzten. Der werden zukünftig den Umgang mit ist die Kenntnis über Tumorlokalisation,
Remote Surgeon hat dabei volle Navigati- Lerninhalten revolutionieren Infiltrationstiefe, Gefäßversorgung und
onskontrolle über das Proximie-Modul und Lagebeziehung zum Hohlsystem essenzi-
kann den kompletten Operationssaal aus Einer der wesentlichen Bestandteile der ell. Unlängst ist hier bekannt, dass eine
der Vogelperspektive überblicken [22]. vorklinischen Ausbildung stellt der klassi- 3D-Rekonstruktion beispielsweise durch
El-Asmar et al. [22] demonstrierten un- sche Anatomieunterricht dar. Obwohl das ein Hologramm wichtige Information für
ter Verwendung der Proximie-Plattform Fach selbst sehr lernintensiv ist, so ist die die präoperative Planung liefern kann
die primäre Anlernung einer Aquablati- Zeit im Anatomiesaal meist zu kurz. Vie- und der alleinigen Betrachtung eines pla-
on der Prostata. Eine Aquablation wurde le innovative AR- und VR-Lernplattformen naren CT oder MRT überlegen ist [27].
hier bei insgesamt 38 Patienten klassisch stehen als E-Resource bereits meist kom- Nach Yamada et al. [28] kann eine 3D-
am Patienten und bei 21 Patienten mittels merziell zur Verfügung und sollten nach Rekonstruktion eines CT mit Holoeyes
dreier Remote Surgeons via Telementoring den positiven Resultaten der Metaanalyse Software (Tokyo, Japan) in ein virtuelles
angeleitet. Die primären Endpunkte Ope- von Bölek et al. [24] den klassischen Ana- Hologramm der Niere mit allen oben
rationszeit, postoperative Katheterentfer- tomieunterricht im Zuge der fortschreiten- genannten Informationen unkompliziert
nung, Hämoglobinabfall, Ischurie und un- den Technisierung ergänzen, wovon auch erfolgen. Dies stand dem Operateur prä-
erwünschte Nebenwirkungen waren da- die urologische studentische Ausbildung operativ über die VR-Smartglass Mirage
bei in den beiden Vergleichsgruppen sta- mit seiner teils komplexen Anatomie im Solo (Lenovo Hong Kong, China) zur ope-
tistisch nicht signifikant unterschiedlich. kleinen Becken profitieren würde. Nach rativen Planung und Visualisierung bereit.
Die Autoren schlussfolgerten, dass gerade McClurg et al. [25] ist hier u. a. die E-Re- Diese 3D-Rekonstruktion der Holoeyes XR
nach der klassischen Supervision am Pa- ®
source-Plattform Visible Body im Fokus. Software untersuchten auch Yoshida et al.
tienten die Einführungsphase neuer chir- ®
Visible Body ist dabei eine AR-Applikati- [29] bei 8 Urologen mit Projektion von
urgischer Verfahren durch das Telemento- on, die es dem Anwender erlaubt über ein Nierentumormodellen in die Smartglass
ring sicher und kosteneffektiv unterstützt Tablet oder Smartphone 3D-Simulationen Hololens und suggerierten das die prä-
werden kann. der kompletten menschlichen Anatomie operative Entscheidungsfindung über den
inklusive der Mikroanatomie direkt in das operativen Ablauf maßgeblich beeinflusst
Anatomische und operative Lernumfeld zu projizieren [26]. Die virtuel- werden kann.
Ausbildung len Organmodelle können dann manuell Auch dieses Thema griffen Porpiglia
skaliert und bearbeitet werden mit teils et al. auf. Zwischen 2016–2017 entwickel-
Die VR- und AR-Applikationen werden zusätzlich vermerkten Querverweisen und ten sie für roboterassistierte Nierenteilre-
zukünftig den Umgang mit Lerninhalten ermöglichen so ein optimales räumliches sektionen bei Nierentumoren mit einem
revolutionieren. Anatomische Strukturen anatomisches Verständnis. PADUA-Score ≥ 10 ein präoperatives AR-
und pathophysiologische Prozesse kön- Die praktische Ausbildung von Studen- basiertes Simulationsmodell, welches eine
nen bereits mittels VR und AR lehrreich ten kosteneffektiv zu gestalten kann zu- selektive Ischämie intraoperativ ermögli-
illustriert werden und ermöglichen zudem dem über ein MR-Tool mit Smartglass ge- chen sollte und stellten dieses Verfahren ei-
oftmals den interaktiven teils spielerischen lingen. Schoeb et al. [4] haben dafür ei- ner konventionellen Vergleichsgruppe ge-
Austausch mit den jeweiligen Lektionen. ne MR-Applikation konfiguriert die „step- genüber. Dabei konnten sie für 21 Pa-
Moro et al. [23] beobachteten dabei bei by-step“ mittels auditiven und visuellen tienten, bei denen mittels „hyperaccura-
Studenten, denen zusätzlich zum klassi- Anweisungen Studenten (n = 57) über die cy three-dimensional reconstruction“ ein
schen Anatomieunterricht derlei VR- und Smartglass Hololens den Blasenkathete- AR-Modell angefertigt worden war zeigen,
AR-Applikationen zur Verfügung standen, rismus lehrt und praktisch anleitet. In ih- dass die Notwendigkeit intraoperativ eine
neben einer engagierteren Lernbereit- rer randomisierten Studie stellten sie der globale Ischämie durchzuführen wesent-
schaft eine erhöhte Lerneffizienz. Zudem MR-Gruppe 107 Studenten gegenüber, die lich geringer war. In der Vergleichsgruppe
haben mehrere Forschungsgruppen auf- klassisch durch einen Ausbilder im Rah- von 31 Patienten ohne präoperatives AR-
zeigen können, dass der Einsatz von VR- men eines Seminars angeleitet wurden. Modell waren es 80 % gegenüber nur 24 %
und AR-Trainingseinheiten im Rahmen BeideGruppenwurdenstandardisiertnach mit AR-Rekonstruktion [30].
der operativen Ausbildung von Novizen OSCE-Prüfung („objective structured clini- Die transurethrale Resektion der Harn-
zu einer Reduktion der Operationszeit und cal examination“) bewertet. Dabei schlos- blase (TURB) stellt einen der ersten endo-
Komplikationsrate, sowie zu einer verbes- sen die Studenten der MR-Gruppe statis- skopischen Eingriffe im urologischen Wei-
serten chirurgischen Präzision führen [1, tisch signifikant besser ab, weshalb auch terbildungscurriculum dar. Neumann et al.
6 Der Urologe[31] stellten dabei in ihrem VR-Trainings- Fazit für die Praxis Literatur
programm (UroTrainer, Karl Storz GmbH, 4 VR (Virtual Reality) und AR (Augmented
Walsdorf) bei Medizinstudenten fest, dass 1. Bertolo R, Hung A, Porpiglia F et al (2020)
Reality) werden zunehmend in den medi- Systematic review of augmented reality in
bereits wenig Übung die Effektivität und zinischen Alltag integriert. urological interventions: the evidences of an
Sicherheit einer VR-TURB stark erhöhen 4 Die vielversprechendsten Anwendungs- impact on surgical outcomes are yet to come.
kann. Ein Transfer von VR-TURB in eine gebiete in der Urologie betreffen dabei World J Urol 38:2167–2176. https://doi.org/10.
die intraoperative Bildeinblendung, Tele- 1007/s00345-019-02711-z
reale TURB hat in dem genannten Ver- medizin/Telementoring und die anatomi- 2. Khor WS, Baker B, Amin K et al (2016) Augmented
suchsaufbau allerdings nicht stattgefun- sche/operative Ausbildung. and virtual reality in surgery—the digital surgical
den. Schulz et al. [32] jedoch konnten unter 4 VR (Virtual Reality) ist eine vollständig environment: applications, limitations and legal
pitfalls. Ann Transl Med 4:23454
Anwendung des gleichen VR-Trainingssi- künstliche von Computern simulierte und
3. Borgmann H, Rodriguez Socarras M, Salem J et al
mulators UroTrainer bei 22 urologischen generierte Umgebung. Die AR (Augment- (2017) Feasibility and safety of augmented reality-
ed Reality) hingegen generiert keine rein assisted urological surgery using smart-glass.
Assistenz- und Fachärzten zeigen, dass der virtuelle Umgebung, sondern ergänzt die World J Urol 35:967–972
VR-Trainer subjektiv und objektiv das für reale Welt mit virtuellen Informationen, 4. Schoeb DS, Schwarz J, Hein S, Schlager D,
Leitthema
TURB optimiert und deswegen zur Ver- während die Mixed Reality (MR) Attribute Pohlmann PF, Frankenschmidt A, Gratzke C,
vollständigung der endurologischen Aus- dieser beiden Welten vereint. MiernikA(2020)Mixedrealityforteachingcatheter
4 Smartglasses sind Datenbrillen die visu- placement to medical students: a randomized
bildung angewendet werden sollte. single-blinded, prospective trial. BMC Med Educ
elle und auditive Sensationen dem An-
20(1):510. https://doi.org/10.1186/s12909-020-
wender bereitstellen. Hierüber können
02450-5
Ausblick virtuelle Bilder oder Modelle in das Sicht- 5. Hurtz S (2021) Facebook will 10 000 neue Jobs
feld des Anwenders unter aseptischen in Europa schaffen. https://www.sueddeutsche.
Die VR- und AR-Anwendungen werden Bedingungen projiziert werden. de/wirtschaft/facebook-metaverse-europa-1.
zunehmend in den medizinischen Alltag 4 Dreidimensionale VR und AR Organmo- 5442647. Zugegriffen: 15. Nov. 2021
delle können das anatomische Verständ- 6. Sparwasser PM, Schoeb D, Miernik A, Borgmann H
integriert werden. Die vielversprechends- nis verbessern und die intraoperative Ent- (2018) Augmented Reality und Virtual Reality
ten Anwendungsgebiete in der Urologie scheidungsfindung beeinflussen. im Operationssaal – Status Quo und Quo vadis.
betreffen dabei die intraoperative Bild- 4 VR- und AR-Applikationen werden zu- Aktuelle Urol 49(6):500–508. https://doi.org/10.
1055/a-0759-0029
einblendung, Telemedizin/Telementoring künftig den Umgang mit Lerninhalten
7. Yoon JW, Chen RE, Kim EJ et al (2018) Augmented
und die anatomische und operative Ausbil- revolutionieren. reality for the surgeon: systematic review. Int J Med
dung. Hierfür haben bereits heute viele in- Robot 14:e1914
8. Reis G, Yilmaz M, Rambach J, Pagani A, Suarez-
novative urologische Forschungsgruppen Ibarrola R, Miernik A, Lesur P, Minaskan N
Korrespondenzadresse
technische Lösungen konzeptioniert. (2021) Mixed reality applications in urology:
Im Rahmen der intraoperativen Bild- requirements and future potential. Ann Med Surg
(Lond) 13(66):102394. https://doi.org/10.1016/j.
einblendung bestehen bereits insbeson- amsu.2021.102394
dere bei der Nierenteilresektion bzw. Pro- 9. van Oosterom MN, van der Poel HG, Navab N, van
statektomie interessante VR- und AR-Mög- de Velde CJH, van Leeuwen FWB (2018) Computer-
assisted surgery: virtual- and augmented-reality
lichkeiten, die Telemedizin/Telementoring displays for navigation during urological interven-
wird zunehmend durch innovative Lösun- tions. Curr Opin Urol 28(2):205–213. https://doi.
gen vereinfacht für jedermann zugängli- org/10.1097/MOU.0000000000000478
10. SchoebDS, RassweilerJ, SigleAetal(2021)Robotik
cher und die ärztliche Ausbildung wird v. a. und intraoperative Navigation. Urologe 60:27–38.
durch realitätsgetreue 3D-Szenarien eine https://doi.org/10.1007/s00120-020-01405-4
neue Dimension erfahren. 11. Wake N, Bjurlin MA, Rostami P et al (2018) Three-
dimensional printing and augmented reality:
Abschließend muss angemerkt werden, Dr. P. Sparwasser enhanced precision for robotic assisted partial
dass zum gegenwärtigen Zeitpunkt weni- Department of Urology, University Medical nephrectomy. Urology 116:227–228
ge Studien vorliegen, die einen definiti- Center, Johannes Gutenberg University 12. Porpiglia F, Checcucci E, Amparore D, Piramide F,
Langenbeckstr. 1, 55131 Mainz, Deutschland Volpi G, Granato S, Verri P, Manfredi M, Bellin A,
ven Nutzen für eine bestimmte AR- oder Piazzolla P, Autorino R, Morra I, Fiori C, Mottrie A
Peter.sparwasser@unimedizin-mainz.de
VR-Anwendung im urologischen Fachge- (2020) Three-dimensional augmented reality
biet ausweisen. Allerdings verdichten sich robot-assisted partial nephrectomy in case
of complex tumours (PADUA ≥10): a new
die zunehmend positiven wissenschaftli- intraoperative tool overcoming the ultrasound
chen Ergebnisse, sodass die Integration Einhaltung ethischer Richtlinien guidance. Eur Urol 78(2):229–238. https://doi.org/
von VR- und AR-Anwendungen in die kli- 10.1016/j.eururo.2019.11.024
Interessenkonflikt. P. Sparwasser, M. Haack, L. Frey, 13. Porpiglia F, Checcucci E, Amparore D et al
nische Routine nur eine Frage der Zeit A. Haferkamp und H. Borgmann geben an, dass kein (2018) Augmented-reality robot-assisted radical
ist. Die Urologie war jeher ein innovatives Interessenkonflikt besteht. prostatectomy using hyper-accuracy three-
Fachgebiet und wird auch diesen Wandel dimensional reconstruction (HA3D™) technology:
Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine a radiological and pathological study. BJU Int.
weiter mitgestalten. Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. https://doi.org/10.1111/bju.14549
Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort 14. Porpiglia F, Checcucci E, Amparore D, De Cillis S,
angegebenen ethischen Richtlinien. Volpi G, Massa F, Bollito E, Piazzolla P, Bellin A,
ManfrediM,VezzettiE,FioriC(2021)Anewtoolable
to reduce the positive surgical margin rate during
Der Urologe 7Abstract
robotic prostatectomy: artificial intelligence 3D
augmented reality guided selective biopsy Virtual and augmented reality in urology
15. Schiavina R, Bianchi L, Lodi S, Cercenelli L, Chessa F,
BortolaniB,GaudianoC,CasablancaC,DroghettiM, Although continuous technological developments have optimized and evolved
Porreca A, Romagnoli D, Golfieri R, Giunchi F, medical care throughout time, these technologies were mostly still comprehensible for
Fiorentino M, Marcelli E, Diciotti S, Brunocilla E users. Driven by immense financial efforts, modern innovative products and technical
(2020) Real-time augmented reality three-
dimensionalguidedroboticradicalprostatectomy:
solutions are transforming medicine today and will do so even more in the future:
preliminary experience and evaluation of the virtual and augmented reality. This review critically summarizes the current literature
impact on surgical planning. Eur Urol Focus. and future uses of virtual and augmented reality in the field of urology.
https://doi.org/10.1016/j.euf.2020.08.004
16. Al Janabi HF, Aydin A, Palaneer S, Macchione N, Al-
Keywords
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fectiveness of the HoloLens mixed-reality headset
Mixed reality · Smart glasses · Augmented reality · Telemedicine · Matching
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