Innovationen in Roboter-assistierter Chirurgie finden in Schleswig-Holstein ein neues Zuhause durch Förderung aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (REACT-EU)
Die Roboter assistierte Chirurgie ist am Campus Kiel des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH) seit 2013 ein fest etabliertes Verfahren. Die chirurgischen Fachdisziplinen sind in minimalinvasiven und Roboter-assistierten Verfahren unter dem Dach des Kurt-Semm-Zentrums eng vernetzt. Aktuell ist es gelungen, Fördermittel für ein Leuchtturmprojekt unter dem Titel „OP der Zukunft“ zu einzuwerben. Der Projektverbund aus dem Kurt-Semm-Zentrum und der Klinik für Nuklearmedizin des UKSH, der Technischen Fakultät (TF) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Vater Solution GmbH und der MiE Medical Imaging Electronics GmbH wird mit insgesamt rund 3,4 Millionen Euro mit REACT-EU Mitteln (EFRE) gefördert, um zwei hochinnovative technische Lösungen zu entwickeln.
„Wir freuen uns sehr über diese Chance und erwarten von unserer Kooperation nachhaltige Impulse für diese zukunftsträchtige OP-Methode“, sagt Prof. Dr. Klaus-Peter Jünemann, Sprecher des Kurt-Semm-Zentrums. „Die Verbundpartner danken insbesondere dem Wirtschaftsministerium Schleswig-Holstein für die Auswahl und Unterstützung dieses Projektes sowie der WTSH (Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH) für die Projektbetreuung.“ Das übergeordnete Ziel besteht darin, den OP sowie die damit verbundenen Technologien und Methoden zukunftsfähig zu machen. Im Fokus des aktuellen Vorhabens stehen zwei Teilprojekte, die das Operieren schon in absehbarer Zukunft verbessern sollen: eine sogenannte Augmented Reality-Lösung für eine noch zielgenauere und schonendere Tumorchirurgie und die Entwicklung eines robotischen Assistenzsystems zur Optimierung der Arbeitsabläufe und des Infektionsschutzes im OP.
Roboter-assistierte Chirurgie am UKSH
Roboter-assistierte Chirurgie basiert auf Telemanipulation, d.h. der Chirurg oder die Chirurgin sitzt an einer Steuerkonsole, etwas entfernt vom Operationstisch. Über zwei Bedienelemente für die Finger werden die Instrumente, welche sich an speziellen Roboterarmen befinden, gesteuert. Das Verfahren weist gegenüber der herkömmlichen offenen Chirurgie entscheidende Vorteile auf: Durch die kleinen, endoskopischen Zugangswege der Instrumente verkürzen sich die Heilungsdauer und damit die Dauer der Hospitalisierung um bis zu 50 Prozent, Re-Operationen sind seltener; nicht zuletzt wird auch das Infektionsrisiko zwischen Patient, Arzt und OP-Personal durch das „unblutige“ Operieren deutlich verringert. Diese Vorteile ermöglichen, dass auch unter Pandemiebedingungen mehr Regelpatienten unter größtmöglicher Sicherheit operiert werden können. Das OP-Verfahren ist seit 20 Jahren eine etablierte Methode und gehört am UKSH in Kiel in Urologie, Allgemeinchirurgie und Gynäkologie bereits zum Standard.
Augmented Reality im OP
Augmented Reality bedeutet so viel wie „erweiterte Realität“. Gemeint sind Anwendungen, die dem Chirurgen bzw. der Chirurgin während der Operation zusätzliche Informationen in das Live-OP-Bild einspielen. Der Operateur sieht das OP-Gebiet stark vergrößert auf einem Monitor, der das Bild der endoskopisch geführten, winzigen Kamera überträgt. „Das Problem hierbei: Die Tumorinformationen aus der präoperativen Bildgebung (CT/MRT) sind schwer mit den Live-Bildinformationen abzugleichen, z.B. wenn es darum geht, in der Bildgebung angezeigte, tumorpositive Lymphknoten im OP-Gebiet wiederzufinden und zu entfernen“, erläutert Prof. Jünemann. Dabei soll zukünftig eine Software helfen, welche die auffälligen Areale aus der Bildgebung direkt im Live-OP-Bild sichtbar macht bzw. dem Operateur eine Navigationshilfe wie etwa beim Autofahren gibt. Was zunächst am Beispiel der Lymphknotenchirurgie bei Prostatakrebs entwickelt und erprobt werden soll, kann zukünftig auch auf andere chirurgische Fragestellungen übertragen werden.
Weltneuheit: robotische OP-Assistenz
Die zweite angestrebte Lösung betrifft einen zusätzliches robotisches System für die OP-Assistenz. „Dieses wäre eine Weltneuheit“, sagt Prof. Jünemann. Aktuelle Chirurgie-Roboter bestehen lediglich aus einem System, welches abseits vom OP-Tisch über eine Konsole gesteuert wird. „Die OP-Assistenz steht hingegen nach wie vor direkt am Patienten und arbeitet dem Chirurgen oder der Chirurgin zu, indem er oder sie mit manuell geführten laparoskopischen Instrumenten Clips setzt, Arterien beiseite hält oder Gewebe aus dem OP-Gebiet entfernt. Um diese Arbeitsschritte ebenfalls präziser, ergonomischer und auch infektionssicherer zu gestalten, soll ein Zweiarm-Assistenz-Roboter für OP-Assistenten entwickelt werden“, so Jünemann. Die Herausforderung bestehe in der automatischen Kollisionsvermeidung zwischen den Roboterarmen des Primärsystems und des Assistenzsystems. Dafür müsse ein Computer die Position aller Roboterarme laufend registrieren und Ausweichmanöver der Assistenzroboterarme erzeugen, ohne dass der OP-Ablauf beeinträchtigt wird.
Auf dem Weg zum „OP der Zukunft“
„Unsere Projektideen sind sehr ambitioniert, das ist uns bewusst“, sagt Prof. Jünemann, „doch sind wir sehr optimistisch, weil wir hochkarätige Fachleute aus allen drei Fachbereichen der Technischen Fakultät gewinnen konnten, mit Prof. Reinhard Koch und Prof. Thomas Meurer u. a. zwei ausgewiesene Experten in Bildverarbeitung und Robotik.“ Insgesamt arbeiten fünf Arbeitsgruppen der Technischen Fakultät mit an diesem Projekt, ergänzt durch die Softwareentwicklungs- und Marktkompetenz von zwei renommierten Firmen aus Schleswig-Holstein: der Vater Solution GmbH aus der Vater Gruppe und der MiE, einem weltweit agierenden, familiengeführten Unternehmen auf dem Gebiet der PET-CT-Bildgebung. Bei dem Vorhaben kommt ein neuartiger Chirurgie-Roboter namens Dexter zum Einsatz, welcher von der Firma Distalmotion (CH) entwickelt wurde. Das System ist schnittstellenoffen und bietet den Expertinnen und Expertinnen eine optimale Plattform für die Entwicklung und Erprobung der Innovationen.
Die Kooperation soll der Grundstein für eine weitere Entwicklung sein, sagt Prof. Jünemann: „Ausgehend von diesen Vorhaben initiieren wir in Zusammenarbeit mit dem Wissenschaftszentrum Kiel eine Forschungsplattform für Roboter assistierte Chirurgie, die das Projekt ‚OP der Zukunft‘ weiter mit Leben erfüllen soll. Unser Ziel ist es nachhaltig vorzugehen: Schleswig-Holstein, und damit ist außer dem Standort Kiel auch der Lübecker Raum mit der dort vorhandenen Expertise in Medizintechnik und Robotik gemeint, soll langfristig als führender Standort in der High-Tech-Medizin etabliert werden.“
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