Einleitung


In dem Praxisprojekt "Informatisierung der Alltagswelt" beschäftigen wir uns mit den virtuellen Körpern. Im folgenden werden hauptsächlich die virtuellen Körper in der Medizin vorgestellt. Welche Funktion haben sie in der Medizin? Sind sie in der Medizin vonnöten? Welche Zukunftsaussichten haben diese in der Medizin? Ein besonderes Beispiel werden wir mit dem "Caveman" zeigen, der als Zukunft der Medizin gilt. Zuerst werden wir nun den Begriff "Virtuelle Körper" näher erläutern.



Virtuelle Körper – Allgemein


Mit der Entwicklung der Cyberspace-Technologien hat sich ein neues Diskussionsfeld eröffnet, auf dem die Fragen nach unserem körperlichen und damit menschlichen Selbstverständnis verhandelt werden.


Der virtuelle Körper spielt dieselbe Rolle wie der physische Körper, befindet sich aber im Gegensatz zu diesem im virtuellen Raum, er hat also keinen natürlichen Ort. Er ermöglicht uns, Orte aufzusuchen und Dinge zu tun, die mit dem wirklichen Körper unmöglich wären. Der virtuelle Körper ist nicht den Gesetzen der Physik unterworfen. Er ermöglicht es, eigene Identitäten zu erfinden, die weniger Einschränkungen ausgesetzt sind als der wirkliche Körper. Die Materie des Körpers, sein Blut und Fleisch werden von den a-stofflichen Welten der Bits und Bytes hergestellt. Die virtuellen Körperfragmente reproduzieren im Cyberspace funktionale und soziale Aspekte des realen Körpers. Seine Räumlichkeits- und Bewegungsfunktionalitäten werden entweder graphisch oder textorientiert dargestellt - von der Schrift der Gene bis zur Schrift der Organe wird der Körper umschreibbar und kopierbar.


Der Körper im Computer

Durch die Sprache des Körpers, seine Eigenschaft als Signifikant, werden die virtuellen Körper konstruiert. Ähnlich wie der Computer wird das menschliche Bewußtsein als informationsverarbeitendes System befasst.


Der natürliche Körper wird technisch umgewandelt – ein natürliches Skript des Körpers wird auf den Ebenen der Medien und Moleküle, der Organe und Gene, zu einem künstlichen Skript. Zum Beispiel der genetische Code wird als eine Sequenz von Buchstaben dargestellt. Körperlichkeit ist nicht mehr unbedingt gleichzusetzen mit Unveränderlichkeit.



Virtuelle Körper in der Medizin


Der Körper im Computer

In den letzten Jahren hat sich die Computerunterstützte Medizin aufgrund großer Fortschritte in der Computertechnologie und den bildgebenden Verfahren enorm weiterentwickelt. Durch Computertomografie oder Magnetresonanz gewonnene Bilder der Patienten werden in dreidimensionale Computermodelle umgewandelt und erlauben neue Einblicke in den Körper. Endoskope und Laser machen schonende Eingriffe möglich und können bildunterstützt geführt werden.


Die ersten Prototypen solcher Modelle sich auch schon in einigen Kliniken eingesetzt worden. Anfangs studierten Wissenschaftler die Leiche eines Mörders, mit Hilfe einer rechnerbasierten Erzeugung dreidimensionaler Körpermodelle aus Computerprogrammen. Dem Modell lagen knapp 2000 Querschnittfotos des Leichnams zugrunde. Diese Körpermodelle versprechen einen großen Nutzen für Operationsplanungen und für die Ausbildung in Radiologie und Anatomie.


In naher Zukunft soll es ein Körpermodell geben, das am Bildschirm wie ein realer Patient untersucht werden kann, an dem sich Eingriffe oder Funktionen, wie zum Beispiel der Blutfluss, Bewegung und Reizleitung simulieren lassen. Der momentane Forschungsstand repräsentiert einen anatomischen Atlas, der aus den Bilddaten rekonstruierte Körperansichten in fast fotorealistischer Qualität erzeugt. Professor Dr. Höhne, Leiter des Instituts für Mathematik und Datenverarbeitung des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf ist es 1987 erstmals gelungen das Gehirn und das schlagende Herz (1988) eines Menschen aus tomografischen Bildfolgen zu visualisieren. Die unter dem Namen Voxel-MAN bekannten Körperteile dienen zur Ausbildung in Anatomie und Radiologie und können zur Simulation von Eingriffen am Bildschirm benutzt werden und sind weltweit unübertroffen.


Während der OP können virtuelle und reale Informationen dargestellt werden

Für die Forscher stehen in der Zukunft hauptsächlich Anwendungen in der Chirurgie im Mittelpunkt. Eingriffe können an „virtuellen Patienten“ mit „virtuellen Skalpellen, Bohrern und Endoskopen“ geübt werden, ohne das Patienten zu Schaden kommen. Es ist sogar möglich, für einen Patienten ein individuelles Computermodell zu erzeugen, um eine Operation vorher am Bildschirm zu simulieren. Die Bilder des realen und des virtuellen Patienten können schließlich so überlagert werden, dass der Chirurg in den Patienten hineinsehen kann.


Einer der neuesten Methoden ist die Magnetische Chirurgie, bei der Werkzeuge wie Katheter oder freibewegliche Endoskope anhand eines Modells des Patienten am Bildschirm ohne mechanische Einwirkung auch an sonst nicht zugänglichen Stellen dirigiert werden können. Zusammengefasst kann man sagen, dass virtuelle Simulationen in den folgenden Bereichen verstärkt eingesetzt werden sollen:


  • Interaktive Exploration von Körpermodellen für die Lehre in der Anatomie („Virtuelle Präparationen“),
  • Simulation radiologischer Bildgebung für die Basisausbildung der Studierenden in der Radiologie,
  • Simulation von chirurgischen Eingriffen für die Planung von Operationen, 3D-Simulation von Bestrahlungsplänen für eine patientenschonende Bestrahlung.


Der „Caveman“


Der Caveman und seine einzelnen Organe

Die Wissenschaftler am Sun Center of Excellence of Visual Genomics haben einen Prototyp eines neuen bildgebenden Verfahrens aufgebaut.


Caveman heißt der Prototyp des ersten dreidimensionalen Ganzkörpermodells eines Menschen, der sich genau an einem Patienten anpassen kann. Der Caveman ist eine virtuelle Rekonstruktion eines überlebensgroßen Mannes, der von vier Projektoren, die in dem würfelförmigen Raum an den Wänden und im Boden installiert sind, erzeugt wird.


Zur Betrachtung des Caveman setzt man sich eine 3D-Brille auf, der nun in dem würfelförmigen Raum zu schweben scheint. Mehr als 3000 Organe und Gewebeteile lassen sich darstellen, und zwar je nach Informationsdichte bis in Mikrostrukturen.


Der "herangezoomte" Caveman zeigt alle Details

Während dieser Untersuchung soll sich der virtuelle Körper „zoomen“ und in seinen Details sichtbar machen lassen. Mit einem Joystick lassen sich alle 3000 Organe und Gewebeteile bis auf feinste Strukturen vergrößern. Dem Caveman liegen Informationen aus Computertomographien, Röntgenbildern und aus Gentests zugrunde, die von einem Künstler abgezeichnet und in Animation verwandelt wurden. Diese 3D-Prjektion des menschlichen Körpers ist sehr flexibel und entspricht einem anatomisch perfekten Menschen. Um ein persönliches und virtuelles Abbild zu erstellen, lassen sich die Zeichnungen anhand von Computertomographie- oder Kernspin-Aufnahmen der Patienten verformen.


Aufnahmen können dabei kombiniert werden, denn das Computerprogramm identifiziert nicht-verformbare Körperteile auf Aufnahmen des Patienten und passt das Modell an. An diesem erstellten Modell können die Ärzte Therapien besprechen und Medikamente verabreichen. Das Modell berechnet dann sogar die Auswirkung der Behandlung. Für Genforscher soll das zwei Millionen Dollar teure 3D-Modell als Lehrmittel in der Ausbildung verwendet werden und sie wollen damit den körperlichen Ausprägungen von Erbdefekten auf die Spur kommen.



Die Zukunft der Virtuellen Körper


Zukünftig werden virtuelle Körper immer mehr in der Medizin gebraucht, bis es eines Tages normal ist, dass Ärzte einen Patienten zum "testen" erst einmal auf dem Computer operiert. Man kann sagen dass Körpermodelle wie der "Caveman" die Zukunft der Medizin darstellen, denn es ist für angehende Ärzte anschaulicher und sie können sich schon mal selber an Patienten testen. Nicht nur in der Ausbildung sind virtuelle Körpermodelle sehr hilfreich, besonders während einer Operation wird es immer wichtiger werden, da sie exakte Bilder liefern und den Arzt sicher arbeiten lässt. Auch heute schon werden virtuelle Körper in der Medizin verwendet und sie werden bald unverzichtbar sein.



Autoren: Ludmilla Bromberg, Rafael Frei, Moriyo Hristovo, Kristina Janusaite


Quellen



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