Pictures of the Future    Frühjahr 2006

Virtueller Eingriff am Herz

Im Schulungszentrum von Siemens simulieren Ärzte Eingriffe am Herz und trainieren ihre Fertigkeiten. Experten stehen ihnen dabei mit Rat und Tat zur Seite.

Wenn ein Pilot für seinen ersten Flug ins Cockpit einer Linienmaschine steigt, sitzt jeder Handgriff. Denn Flugsimulatoren haben ihn auf diese anspruchsvolle Aufgabe gut vorbereitet. "Seit Jahrzehnten ist ein regelmäßiges Simulator-Training integraler Bestandteil der Ausbildung und des Berufslebens eines Piloten. Denn dadurch lernt er unter anderem, Notsituationen zu beherrschen", sagt Prof. Wolfram Voelker, Leitender Oberarzt an der Medizinischen Universitätsklinik Würzburg.

Auch Ärzte können heute im Prinzip dank Simulatoren Operationstechniken trainieren und neue Prozeduren erlernen. So lassen sich typische Anfängerfehler vermeiden. Dennoch gab es bislang kaum medizinische Simulationstrainings, da nach Meinung vieler Ärzte keine Notwendigkeit dazu bestand und kaum jemand für die Simulatoren und deren Entwicklung bezahlen wollte oder konnte. "In Europa gibt es erst einige wenige Ausbildungsstätten, die medizinische Schulungsprogramme unter Einbeziehung der Simulatortechnologie anbieten", erklärt Voelker. Das Forchheimer Trainingscenter von Siemens Medical Solutions ist eine von ihnen. Seit Herbst 2004 werden dort Workshops für angehende Kardiologen veranstaltet.

"Die Workshops sind speziell auf Ärzte zugeschnitten, die sich fit machen wollen für Eingriffe am Herzen. Dabei geht es etwa um das Einbringen eines Stents, also eines kleinen Röhrchens aus Metallgeflecht, in verengte Herzkranzgefäße", sagt Voelker, der das Kurskonzept gemeinsam mit Kollegen und Siemens entwickelt hat. Auf dem Lehrplan der zweitägigen Schulung stehen neben Seminaren vor allem praktische Übungen. Das Trainingscenter bietet neben verschiedenen Simulations-Ausbildungsplätzen wie dem Cathi-Simulator sogar ein funktionsfähiges Herzkatheterlabor samt Röntgenanlage – also einen speziell für Herzuntersuchungen und -eingriffe ausgestatteten OP. Hier wird unter Anwendung echter Röntgenstrahlen trainiert, mit dem Unterschied, dass auf dem OP-Tisch kein Mensch, sondern ein Herzmodell aus Silikon liegt. Rhythmisch pumpt dieses künstliche Herz Wasser statt Blut durch die dünnen Silikonadern, durch die sich echte Katheter, Drähte, Ballons und Stents schieben lassen. Doch bevor sie hier üben, sammeln die Kursteilnehmer zunächst Erfahrungen am Cathi-Simulator.

Dort ist gerade Dr. Lotte Possler vom Juliusspital Würzburg unter Zeitdruck. Die Diagnose: Herzinfarkt. Welches Herzkranzgefäß ist verstopft und wo? Schnell muss das betroffene Gefäß aufgedehnt werden, um den "Patienten" – einen weißen Dummy – zu retten. Unter Anleitung von Wolfram Voelker wählt Lotte Possler den besten Führungskatheter und Führungsdraht. Dann versucht sie den dünnen Draht durch die Kranzarterie zur Engstelle vorzuschieben. Dieses Vorschieben ist zwar echt, doch die Position und Bewegung des Drahtes in den Gefäßen werden im Simulations-PC berechnet und auf dem Monitor dargestellt. Possler spürt sogar die tatsächliche Reibung des Drahtes an den Gefäßwänden, und auch die Herzbewegung.

Gar nicht so leicht, das Navigieren. Die Drahtbiegung ist noch nicht optimal. Zurückziehen und noch einmal von vorne. Um den Weg durch die Gefäße auf den Monitoren verfolgen zu können, durchleuchtet Possler das Herz des Dummys mit virtuellen Röntgenstrahlen. Welche Einstellung ist die beste, welcher Strahlungswinkel optimal? Wie in der Realität muss die angehende Kardiologin auch in der Simulation ihre Röntgenanlage geschickt positionieren, damit sie eine vorteilhafte Projektion auf dem Monitor sieht.

Auf Posslers Kommando spritzt ein assistierender Kursteilnehmer Kontrastmittel in die künstliche Arterie des Dummys. Und Aufnahme! Der Monitor zeigt Röntgenbilder vom Gefäßsystem. Über eine zu hohe Strahlenbelastung für Patient und Ärzteteam oder eine zu hohe Dosis an Kontrastmittel muss sich dieses Mal niemand Gedanken machen. Zwar ist die Röntgenanlage echt und wird auch tatsächlich in Position gebracht, die Röntgenstrahlen selbst werden allerdings vom Cathi-System simuliert, und das Kontrastmittel ist nichts anderes als Wasser.

Der Draht hat die Engstelle passiert. Nun gilt es, einen Ballonkatheter über den Draht so vorzuschieben, dass der winzige Ballon an der Katheterspitze in der Engstelle platziert wird. Der assistierende Arzt pumpt den Ballon auf und lässt den Druck nach 30 Sekunden wieder ab. Nach der Gefäßaufdehnung soll Lotte Possler den passenden Stent aussuchen und platzieren, der die erweiterte Engstelle dauerhaft stabilisieren soll. Doch welcher ist der richtige? Ein 25 oder doch lieber 30 mm langer mit 3,5 mm Durchmesser? Wie gut, dass der Experte nebenan steht und berät. Der Stent wird gesetzt. Eingriff gelungen. Der virtuelle Patient ist gerettet.

Herz aus der Datenbank."Mit Cathi können angehende und auch erfahrene Kardiologen Kathetereingriffe in den Herzkranzgefäßen durchspielen und perfektionieren. Sie lernen, wie sich Instrumente und Röntgenanlage richtig und effizient bedienen lassen. Zudem sammeln sie Erfahrung über die beste Dosierung von Kontrastmittel und Röntgenstrahlung", sagt Ulrike Kornmesser, promovierte Physikerin und Geschäftsführerin der Cathi GmbH, einem Kooperationspartner von Siemens Medical Solutions. Die Modelle des schlagenden Herzens werden von realen Filmen aus dem Klinikalltag rekonstruiert. Kontinuierlich erweitern die Cathi-Mitarbeiter die der Simulation zugrunde liegende Herzmodell-Datenbank.

Die ins Simulationsprogramm eingebauten Gefäßverengungen sprechen verschiedene Ausbildungsniveaus an. Je länger der Kardiologe trainiert, desto komplexer werden die Gefäßverengungen. "Es lassen sich auch Komplikationen einbauen wie eine Kontrastmittelunverträglichkeit, Dissektionen – Aufspaltungen der Gewebeschichten einer Arterie –, oder Perforationen, also Durchbohrungen der Gefäßwand", so Kornmesser. "Die Ärzte können üben, wie sie mit solchen in der Realität eher seltenen Komplikationen umgehen." Nicht verraten will Kornmesser, wie Cathi die aktuelle Position des Drahtes im Modell ermittelt und die Herzumgebung dann scheinbar als Röntgenaufnahme auf dem Monitor darstellt: "Das bleibt unser Betriebsgeheimnis."

In Ruhe üben."Als Hochschullehrer und Mitglied des Arbeitskreises Interventionelle Kardiologie der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie bin ich in besonderem Maße an einer optimierten Ausbildung unserer Ärzte interessiert", sagt Voelker. "Im Siemens-Schulungszentrum herrschen dafür beste Voraussetzungen. Moderne Röntgenanlagen, eine sehr gute Infrastruktur und die hervorragende Unterstützung durch die Siemens-Mannschaft tragen dazu bei. Das Ambiente sorgt für eine angenehme Lernatmosphäre, wie sie eine eher nüchterne Universitätsklinik häufig nicht bieten kann."

In der klassischen Ausbildung im Krankenhaus lernen angehende Kardiologen neue operative Techniken durch Zuschauen und Nachahmen. Doch oft erfolgt der Unterricht zwischen Tür und Angel, weil der Klinikalltag voller Hektik ist und im Herzkatheterlabor ein hohes Tagespensum abgearbeitet werden muss. "Im Forchheimer Zentrum hingegen können sich die Workshop-Teilnehmer in Ruhe mit den verschiedenen Funktionalitäten der Röntgenanlage sowie den Kathetermaterialien beschäftigen", sagt Voelker.

Das Lernkonzept geht auf. Nach zwei Tagen Intensivtraining sind die Kursteilnehmer vollauf zufrieden. "Der Workshop hat mir sehr gut gefallen, vor allem die Verbindung von Theorie mit Übungen am Modell", resümiert Lotte Possler. "Bislang habe ich in der Klinik etwa 300 Katheteruntersuchungen vorgenommen, wobei die Diagnose im Mittelpunkt stand. Interventionen, also etwa das Aufdehnen eines Gefäßes, habe ich erst ganz wenige gemacht, und auch nie ganz alleine. Endlich konnte ich einmal in Ruhe zusehen, wie meine Kollegen Eingriffe vornehmen. Und von erfahrenen Professoren Einzelunterricht zu erhalten wie hier im Trainingscenter, ist im klinischen Betrieb gar nicht möglich. "

"In Zukunft werden wir dank Simulatoren erreichen, dass Ärzte bereits mit einer gewissen Routine an ihre allererste Katheteruntersuchung herangehen und die Erfahrung nicht erst am Patienten sammeln müssen. Schon in fünf Jahren könnte für den ein oder anderen Eingriff eine Zertifizierung am Simulator notwendig werden", prophezeit Voelker. Durch die Kooperation von Siemens mit klinischen Partnern entsteht eine hohe Qualität der Ausbildung und davon wird vor allem einer profitieren: der Patient.
                                                                                                            Ulrike Zechbauer