HoloHeart: Virtuelles Herz zum Anfassen soll Ängste reduzieren

Mit Augmented Reality (AR) und einem originalgetreuen Herzhologramm wollen Kardiologen und Kinderherzchirurgen aus Heidelberg und Münster Eltern und Kindern mit angeborenen Herzfehlern die Angst vor Operationen nehmen.

Ein schlagendes Herz zum Anfassen haben Wissenschaftler am Universitätsklinikum Heidelberg entwickelt. Dort hat sich ein interdisziplinäres Forscherteam zusammengetan und das Projekt namens „HoloHeart – Augmented Reality zur Verbesserung der Patienteninformation und Angstreduktion vor kinderkardiologischen und kinderherzchirurgischen Eingriffen“ ins Leben gerufen.

Augmented Reality (AR) bezeichnet eine digitale Technologie, die Organe originalgetreu und dreidimensional als Hologramm in den Raum projizieren kann. Das Einzige, was man benötigt, um das Herz zu sehen, ist eine spezielle AR-Brille. Ziel des von der Deutschen Herzstiftung mit 78.920 Euro geförderten Forschungsvorhabens: „Wir wollen die AR-Technologie vor allem dafür nutzen, um angeborene Herzfehler von Kindern sichtbar zu machen, um Eltern und auch Kinder anschaulich über die Erkrankung und mögliche Behandlungsoptionen aufzuklären und damit die Angst zu reduzieren, erklärt PD Dr. Ann-Kathrin Rahm. Die Oberärztin für Innere Medizin und Kardiologie mit Schwerpunkt in der Elektrophysiologie im Heidelberger Universitätsklinikum leitet das Projekt.

Augmented Realitiy (AR) vermittelt komplexe Zusammenhänge

„Wir haben im Jahr 2020 mit den Vorarbeiten begonnen, indem wir Hologramme von realen Herzen im Hörsaal für die Lehre von Medizinstudenten entwickelt haben“, erklärt Rahm. Die AR-Modelle werden aus den Daten von Magnetresonanz- und Computertomografien sowie elektrophysiologischen Untersuchungen von klinikinternen Patienten erstellt. „Die komplexen Zusammenhänge des Herzens und seiner Erkrankungen können anhand der anschaulichen AR-Modelle sehr viel besser vermittelt werden.“

Die ersten AR-Kurse fanden bei den Studenten und Dozenten großen Anklang. „Parallel haben wir in der Klinik virtuelle 3D-Modelle auf Smartphones, Tablets, PCs oder physische 3D-Hartplastiken genutzt“, erklärt Prof. Philippe Grieshaber, Chefarzt der Sektion Kinderherzchirurgie in der Klinik für Herz- und Thoraxchirurgie, Universitätsklinikum Münster, „teilweise bereits in der Aufklärung von Eltern sowie vor allem für die Planung eines operativen Eingriffs bei sehr komplexen angeborenen Herzfehlern.“

Eltern und Kindern im Aufklärungsgespräch die Angst nehmen

Mit einem Anteil von 40 Prozent ist der Ventrikelseptumdefekt (VSD) der häufigste angeborene Herzfehler, der operiert werden muss. „Das Loch muss in der Regel mit körpereigenem Gewebe verschlossen werden“, erklärt Grieshaber. „Anhand des AR-Hologramms, das das Herz des Babys originalgetreu nachbildet, können wir Eltern den Herzfehler und die anstehende Operation genau erklären. Das nimmt ihnen Angst.“

Außerdem müssen viele Kinder mit angeborenen Herzfehlern im Kindesalter noch einmal operiert werden. „Um den kleinen Patienten ihr Herz und den anstehenden Eingriff kindgerecht näher zu bringen, ist das AR-Hologramm ideal“, betont der Kinderherzchirurg. Die medizinischen Informationen werden in Zusammenarbeit mit einer Grundschullehrerin didaktisch aufgearbeitet. Die Kinder lernen spielerisch ihr eigenes Herz kennen, sie können es anfassen, durch Handgesten oder per Sprachbefehl verschieben, drehen und aus verschiedenen Perspektiven betrachten, durchschneiden sowie kleiner und größer machen, sogar so groß, dass sie hineingehen können.

Sorgfältige Planung von komplexen Eingriffen

Ein weiterer wichtiger Vorteil der AR-Modelle: Gerade bei komplexen angeborenen Herzfehlern wie dem Ein-Kammer-Herzen oder dem Double Outlet Right Ventricle (DORV) bieten die AR-Modelle enormes Potenzial für Kinderherzchirurgen und Kinderkardiologen, komplexe kardiale Anatomien besser verstehen und komplizierte Operationen sorgfältiger planen zu können und damit die Sicherheit zu erhöhen. DORV ist einer der vielschichtigsten angeborenen Herzfehler, bei dem Körper- und Lungenschlagader nicht jeweils von einer der beiden Herzkammern abgehen, sondern von ein und derselben, nämlich von der rechten Herzkammer. Seine chirurgische Korrektur ist eines der größten Herausforderungen eines Kinderherzchirurgen. „Insgesamt handelt es sich bei etwa einem Drittel der Operationen in der Kinderherzchirurgie um komplexe Eingriffe“, berichtet Grieshaber, „die Re-Operationen im späteren Kindesalter eingeschlossen.“

Therapeutisches Vorgehen am Hologramm genau erklären

Nicht nur bei chirurgischen Eingriffen, sondern auch in der Kinderkardiologie können AR-Modelle Wertvolles leisten. „Anhand des Herzhologramms können wir Eltern das zugrundeliegende kardiale Problem und unser therapeutisches Vorgehen besser erklären, was maßgeblich zum Aufklärungserfolg beitragen kann“, erklärt Prof. Alexander Kovacevic, Oberarzt der Klinik für Kinderkardiologie und angeborene Herzfehler am Universitätsklinikum Heidelberg.

Projektleiterin Rahm betont: „Als Medizindidaktikerin und Elektrophysiologin liegt es mir am Herzen, den Kindern und Jugendlichen sowie deren Eltern komplexe Eingriffe gut zu erklären, gerade auch die von uns ,Erwachsenen-Kardiologen‘ durchgeführten Ablationen von Herzrhythmusstörungen.“ So kann man den Eltern zum Beispiel detailliert erläutern, wie mit in das Herz vorgeschobenen Kathetern Taktstörungen des Herzens beseitigt sowie Stents oder Herzklappen implantiert werden können.

„Augmented Reality hat in der Kinderkardiologie und Kinderherzchirurgie enormes Potenzial, Diagnostik und Therapieentscheidungen bei komplexen kardialen Fehlbildungen zu optimieren“, ist Kovacevic überzeugt.