ArchivDeutsches Ärzteblatt6/1997Intelligenter Operationsassistent: Karlsruher Forscher entwickeln Roboter für die Kopfchirurgie

VARIA: Technik für den Arzt

Intelligenter Operationsassistent: Karlsruher Forscher entwickeln Roboter für die Kopfchirurgie

Müllges, Kay

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LNSLNS An der einen Seite des OP-Tisches setzt ein Roboter den Bohrer an - der Schädel des Patienten wird millimetergenau angebohrt. Zur gleichen Zeit kontrolliert der Chirurg auf einem Monitor die nächsten Schritte. Roboter und Chirurg sind allein im OP, nur in den Boden, Decke und Wände eingelassene Kameras verfolgen das Geschehen. Statt drangvoller Enge herrscht Platz und konzentrierte Atmosphäre. "Fertig", meldet der Roboter und fügt hinzu: "ich werde jetzt, wie geplant, ein weiteres Loch in fünf Millimeter Entfernung bohren." Der Chirurg murmelt "o.k.", und schon setzt der Bohrer erneut an.
Science-fiction? Sicherlich. Aber allzulange wird es nicht mehr dauern, bis solche Visionen in die Wirklichkeit der Krankenhäuser Einzug halten. Schon heute werden vereinzelt Roboter als operationsunterstützende Systeme eingesetzt. Bekannt sind etwa "Robodoc", ein System, das bei Hüftgelenksoperationen für punktgenaues Fräsen sorgt, oder das System MINERVA der Universität Lausanne. Damit können stereotaktische Hirnoperationen durchgeführt werden. Diese Systeme haben allerdings einen Nachteil: sie können nicht eigenständig arbeiten. Der Roboter muß in beiden Fällen Schritt für Schritt durch den Operateur geführt werden. Im Rahmen eines jetzt neu eingerichteten Sonderforschungsbereiches "Informationstechnik in der Medizin - Rechner- und sensorgestützte Chirurgie" sollen die kleinen Helfer jetzt klüger gemacht werden. "Wir wollen einen Operationsroboter entwickeln, der als intelligenter Assistent des Chirurgen mit diesem zusammenarbeitet", umreißt Jörg Raczkowsky vom Institut für Prozeßrechentechnik und Robotik der Universität Karlsruhe, geleitet von Prof. Ulrich Rembold, das ehrgeizige Ziel. Die Karlsruher Forscher wollen gemeinsam mit Kollegen aus Heidelberg innerhalb der nächsten drei Jahre eine solche Maschine fertigen. Erste Laborversuche haben gezeigt, daß der Roboter beispielsweise Schädeltrepanationen mit großer Präzision vornehmen kann. Doch das Hauptproblem ist: Wie kann der Roboter auf intelligente Weise mit dem Chirurgen kommunizieren? Das erfordert eine höchst ausgefeilte Sensorik, an deren Umsetzung die Forscher jetzt arbeiten. Ein intelligentes System muß dem Operateur mitteilen können, was es gerade tut. Und es muß verstehen, wenn dieser ihm befiehlt, etwas anderes als das Programmierte zu tun. "Die Kommunikation zwischen Roboter und Mensch muß über gesprochene Sprache erfolgen", meint Raczkowsky. "Heute schon werden solche Techniken ja etwa bei Operationsmikroskopen angewandt." Der Roboter muß allerdings nicht nur hören, sondern auch fühlen können. "Wenn er dem Chirurgen im Weg steht, muß dieser ihn wegstoßen können." Doch auch andersherum kann sich Jörg Raczkowsky solche Interaktionen vorstellen. So könnte beispielsweise der Operateur ein an einem Roboter befestigtes Instrument führen, wobei die Maschine die Freiheitsgrade des Arztes begrenzt, um zu verhindern, daß er weiter in der Tiefe liegende, nicht sichtbare Strukturen verletzt.
Bis Ende des Jahres wollen die Forscher einen Prototyp bauen, dessen Fähigkeiten dann in einer zweiten Projektphase auch im Tierversuch erprobt werden sollen. Ziel ist es, auf diese Weise ein System zu entwickeln, das Platz im OP schafft, die Operationszeiten verkürzt und eine große Präzision in der Chirurgie ermöglicht. Kay Müllges
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