Medizin & Biotech, News, Roboter, VR und AR, zAufi

Kollege Roboter kennt im OP kein Zittern

Stefanie Speidel ist Professorin für „Translationale Chirurgische Onkologie“ am "Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen" (NCT) Dresden. Die Informatikerin entwickelt intelligente Assistenzsystemefür die Krebschirurgie. Foto: André Wirsig für das NCT

Stefanie Speidel ist Professorin für „Translationale Chirurgische Onkologie“ am “Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen” (NCT) Dresden. Die Informatikerin entwickelt intelligente Assistenzsysteme für die Krebschirurgie. Foto: André Wirsig für das NCT

In einem neuen Experimental-Operationssaal auf dem Uniklinik-Campus loten Dresdner Ärzte und Ingenieure die digitale Zukunft der Chirurgie aus

Dresden, 4. August 2020. Nicht nur in der Industrie, sondern auch in der Medizin spielen Roboter, künstliche Intelligenz und erweiterte Realitäten (AR) eine wachsende Rolle. Wie die künstlichen Kollegen künftig Chirurgen bei komplizierten Eingriffen unterstützen können, probieren nun Dresdner Ingenieure und Ärzte gemeinsam im „Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen“ (NCT) und am „Else-Kröner-Fresenius-Zentrum für digitale Gesundheit“ (EKFZ) in Dresden aus. „Wir lernen hier den Roboter als Assistenten an“, sagt Prof. Stefanie Speidel, die auf derartige Systeme spezialisiert ist.

Prof. Jürgen Weitz am Bedienterminal eines Da-Vinci-Roboters im Forschungs-OP-Saal im NCT und EKFZ im Uniklinikum Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Prof. Jürgen Weitz am Bedienterminal eines Da-Vinci-Roboters im Forschungs-OP-Saal im NCT im Uniklinikum Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

„Da Vinci“-Roboter sorgen bereits für wachsende OP-Erfolge

Schon heute helfen Roboter wie die mit Kameras gespickten „Da Vinci“-Modelle den Chirurgen im Uniklinikum bei schwierigen Krebs-OPs. „Durch die Telemanipulatoren bekommen wir eine dreidimensionale Sicht auf den Tumor“, erläutert der erfahrene Roboter-Operateur Professor Jürgen Weitz. Dies sei bei minimalinvasiven Eingriffen sehr wichtig, den sogenannten Schlüsselloch-Operationen, bei denen der Chirurg keine freie Augen-Sicht auf die Organe hat.

Prof. Jürgen Weitz (Mitte hinten) sitzt während einer Operation an der Steuerkonsole des "Da Vinci". Foto: Uniklinikum / Holger Ostermeyer

Prof. Jürgen Weitz (Mitte hinten) sitzt während einer Operation an der Steuerkonsole des “Da Vinci”. Foto: Uniklinikum / Holger Ostermeyer

Zudem fungiere der Roboter wie ein „Zitterfilter“, sagt Jürgen Weitz: Weil der „Da Vinci“ keine Müdigkeit, keinen Hunger und keine Nervosität kennt, führt er alle Bewegungsbefehle des Arztes ohne Wackelei aus. Die Erfolgsquote bei vielen Tumor-OPs habe sich durch den Roboter-Einsatz in Dresden bereits deutlich erhöht.

Da-Vinci-Roboter bei einer simulierten Bach-OP. Auf dem Campus des Uniklinikums Dresden ist ein Neubau für das EFKZ und das NCT mit einem experimentellen OP-Saal für digitale Technologien entstanden. Foto: Heiko Weckbrodt

Da-Vinci-Roboter bei einer simulierten Bauch-OP im experimentellen Operationssaal des NCT Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

OP-Saal der Zukunft mit Robotern, KI und Datenbrillen

„Allerdings haben wir damit kein Feedback, kein Gefühl, wenn das Instrument ansetzt“, betont der Bauchraum-Chirurg. Deshalb arbeiten Weitz und seine Kollegen nun an der nächsten Stufe der digital unterstützten Medizin, am Projekt “Arailis“: “Augmented Reality- und künstliche Intelligenz-unterstützte laparoskopische Bildgebung in der Chirurgie”. Wie das praktisch aussehen kann, zeigt Professorin Stefanie Speidel im NCT-Neubau auf dem Dresdner Uniklinik-Campus. Dort haben die Forscher einen Experimental-OP eingerichtet. Am Operationstisch finden sich Roboter, Kamerasysteme, Datenbrillen und mehrere Bildschirme.

Zum Weiterlesen:

Was ist eigentlich Augmented Reality?

Neue Rentnerkraft durch Robotermuskeln

Reportage: Operation mit dem Da-Vinci-Roboter

Um den Saal herum sind Räume angeordnet, in denen sich Patienten auf verschiedene Arten durchleuchten lassen: mit Computer-Tomographen (CT), Magnetresonanz-Tomographen (MRT) oder Positronen-Emissions-Tomographen (PET) beispielsweise. „Damit erstellen wir ein 3D-Modell, also eine ,Karte’ des Patienten“, erklärt Professorin Speidel. Liegt der Patient auf dem OP-Tisch, führt ein Roboter eine winzige Kamera in den Körper ein. Auf den Bildschirmen ringsum bekommen der Chirurg oder die Chirurgin dann beides zu sehen: Die Echtzeit-Bilder vom Gewebe, das zu operieren ist, und darübergelagert das virtuelle Modell des Patientenkörpers. Dadurch werden präzisere Eingriffe und eine bessere OP-Planung möglich.

Auf dem Campus des Uniklinikums Dresden ist ein Neubau für das EFKZ und das NCT entstanden. Prof. Stefanie Speidel erklärt das Konzept des experimentellen OP-Saals für digitale Technologien. Foto: Heiko Weckbrodt

Auf dem Campus des Uniklinikums Dresden ist ein Neubau für das NCT entstanden. Prof. Stefanie Speidel erklärt das Konzept des experimentellen OP-Saals für digitale Technologien. Foto: Heiko Weckbrodt

KI warnt, wenn Instrument dem Nerv zu nahe kommt

In einer späteren Stufe soll die Kooperation von Mensch, KI und Roboter noch enger werden: Die Chirurgen tragen dann AR-Datenbrillen, durch die sie sowohl den realen Patienten wie auch das 3D-Modell der Organe und dazu die Ratschläge der Künstlichen Intelligenz übereinander projiziert sehen. Die KI könnte beispielsweise warnen, wenn das Instrument zu nahe an einen empfindlichen Nerv kommt oder eine wichtige Blutbahn zu verletzten droht.

Der Neubau für das EFKZ und das NCT auf dem Campus des Uniklinikums Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

NCT-Neubau auf dem Campus des Uniklinikums Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Zuerst müssen Mediziner und Ingenieure ihre Sprachbarrieren niederreißen

Allerdings müssen sich Mediziner auf solche Systeme dann auch hundertprozentig verlassen können – denn jeder Fehler bei der OP kann Patienten schwer verletzen, lähmen oder gar töten. Und dafür ist fachübergreifende Zusammenarbeit notwendig. „Wir wollen hier ingenieur- und gesellschaftswissenschaftliche Expertise mit der Medizin zusammenbringen“, betont EKFZ-Sprecher Prof. Jochen Hampe. „Dafür müssen die Ärzte die Sprache der Ingenieure verstehen lernen und umgekehrt. Das ist auf beiden Seiten ein Lernprozess.“

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Vor-Ort-Recherche, NCT/UCC, EKFZ, UKD