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Innovative VR-Lösung zur Visualisierung von Strahlenbelastung in der Neurointervention
Ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaftler:innen des Forschungscampus STIMULATE an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, der Klinik für Neuroradiologie am Universitätsklinikum Magdeburg und des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein in Kiel hat bahnbrechende Forschungsergebnisse im renommierten Journal Computers in Biology and Medicine (Impact Factor: 7) veröffentlicht. Die Publikation mit dem Titel "A VR neurointerventional setup for catheter-based interventions focusing on visualizing the risk of radiation" stellt eine immersive virtuelle Realität (VR)-Umgebung vor, die speziell für neurointerventionelle Eingriffe entwickelt wurde. Gefördert wurde die Arbeit durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Forschungscampus STIMULATE (Forschungsgruppe Image Processing und Neuro Clinic) sowie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
In der Studie beschreiben der Erstautor Marcus Streuber et. al in Betreuung durch Prof. Dr. Sylvia Saalfeld, wie ein virtuelles Operations-Setup inklusive Angiographiesystem mit visualisierter Röntgenstrahlung medizinisches Personal dabei unterstützt, Strahlenrisiken besser wahrzunehmen und die eigene Positionierung am Operationstisch zu optimieren. Trotz der Unsichtbarkeit von Röntgenstrahlung ermöglicht die VR-Technologie eine intuitive Darstellung der Strahlenausbreitung und Interaktionen mit Schutzmaßnahmen wie Strahlenschildern. Die Visualisierung half den teilnehmenden Mediziner:innen in einer Nutzungsstudie, den Strahlenschutz effektiver zu nutzen, sie nahmen mehr Abstand zu den bestrahlten Bereichen und platzierten sich besser im Schatten der Schilder. Die durchschnittliche Strahlenbelastung konnte um 41,5 % gesenkt werden.
Neben der signifikanten Reduktion der Strahlenexposition zeigt die Forschung, dass die entwickelte VR-Lösung intuitiv und anwendungsfreundlich ist. Sowohl erfahrene Neuroradiolog:innen als auch VR-Neulinge bewerteten die Anwendung positiv. Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von VR für medizinisches Training und die Verbesserung von Sicherheitsstandards bei komplexen Eingriffen. Künftige Entwicklungen könnten Gamification-Ansätze und zusätzliche Funktionalitäten wie Blutflussvisualisierung integrieren, um das Lernerlebnis weiter zu steigern.
Die Publikation kann hier eingesehen werden.
Abbildungen/Figures:
Eine VR-Umgebung für das Trainieren von neurointerventionellen Eingriffen wurde erstellt (1), in der Strahlenschutz mit visualisierter Strahlung geübt werden kann (2), welche mit medizinischen Fachkräften in einer Anwendungsstudie ausgewertet wurde (3).
A VR application for the training of neurointerventional procedures was created (1), in which users can train radiation safety using a visualization for the radiation spread (2), which was then evaluated in a user study with medical personal (3).
Innovative VR Solution for Visualizing Radiation Exposure in Neurointerventions
An interdisciplinary team of researchers from the Research Campus STIMULATE at Otto-von-Guericke-University Magdeburg, the Clinic for Neuroradiology at the University Hospital Magdeburg, and the University Hospital Schleswig-Holstein in Kiel has published groundbreaking findings in the renowned journal Computers in Biology and Medicine (Impact Factor: 7). The publication, titled "A VR neurointerventional setup for catheter-based interventions focusing on visualizing the risk of radiation," introduces an immersive virtual reality (VR) environment specifically designed for neurointerventional procedures. This work was funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) under the framework of the Research Campus STIMULATE (research groups Image Processing und Neuro Clinic) and by the German Research Foundation (DFG).
In the study, first author Marcus Streuber et. al, supervised by Prof. Dr. Sylvia Saalfeld, describe how a virtual surgical setup including an angiography system with visualised X-rays helps medical staff to better perceive radiation risks and optimise their own positioning at the operating table. Despite the invisibility of X-rays, the VR technology enables an intuitive visualisation of radiation propagation and interactions with protective measures such as radiation shields. The visualisation helped the participating doctors in a user study to use radiation protection more effectively, they kept a greater distance from the irradiated areas and positioned themselves better in the shadow of the signs. The average radiation exposure was reduced by 41.5 %.
In addition to significantly reducing radiation exposure, the research highlights the developed VR solution’s intuitive and user-friendly nature. Both experienced neuroradiologists and VR novices rated the application positively. The findings emphasize the potential of VR for medical training and the enhancement of safety standards in complex procedures. Future developments could incorporate gamification elements and additional functionalities, such as blood flow visualization, to further enhance the learning experience.
The publication can be viewed here.