LIROS - Lübeck Innovation Hub for Robotic Surgery

Lübeck Innovation Hub for Robotic Surgery (LIROS)

Richtungsweisende Themen der Medizintechnik sind roboterassistierte und (teil-) automatisierte chirurgische Eingriffe mit vernetzten Systemen und fusionierten Informationen. Für medizinische Eingriffe wird eine zunehmende Automation und ein vermehrter Einsatz von KI-basierten Assistenzsystemen vorausgesagt. Darüber hinaus ist ein Operationssaal bereits heute ein hochtechnologischer Ort, der jedoch mit vielen isolierten Geräten unterschiedlicher Hersteller ausgestattet ist. Dadurch entstehen technische und regulatorische Hürden, die eine vernetzte Erfassung, Dokumentation und Verwertung aller anfallenden Informationen erschweren. In Folge geht derzeit ein großes Potential für eine verbesserte individuelle Patientenversorgung verloren.

Im Rahmen des LIROS entsteht daher am Fraunhofer IMTE ein einzigartiges Forschungszentrum für roboterassistierte Chirurgie mit einer realistischen OP-Umgebung, einer modernen High-End-Geräteausstattung und individuellen anatomischen Patientenmodellen. Im Fokus stehen dabei die Optimierung und Personalisierung von Trainings, die Nutzung bildgebender Verfahren zur intraoperativen Navigation, die Vernetzung medizintechnischer Geräte und die Untersuchung von Usability-Aspekten zur Steigerung der Nutzerfreundlichkeit und Sicherheit im OP.

Die Erforschung dieser Aspekte bietet das Potenzial, chirurgische Interventionen mit nie dagewesener Flexibilität und Präzision auszuführen und in Kombination mit intelligenten Assistenzsystemen die Qualität von Eingriffen zu erhöhen.

Robotergestützte Interventionen und intelligente Assistenzsysteme

Der Einsatz medizinischer Roboter in der Chirurgie bietet die Möglichkeit, operative Interventionen mit einer nie dagewesenen Flexibilität und Präzision durchzuführen und gleichzeitig das medizinische Personal zu entlasten. Die Kollaboration zwischen Mensch und Roboter ist dabei von zentraler Bedeutung. Ziel ist es daher, die Benutzerfreundlichkeit für den Menschen zu steigern und gleichzeitig den medizinischen Robotern ein ausgeprägtes Verständnis ihrer Umgebung zu vermitteln. Um dies zu gewährleisten, werden unter anderem die Bewegungen des medizinischen Personals sowie des Roboters nachverfolgt und basierend auf den gesammelten Daten eine Gesten- und Sprachsteuerung mittels einer Datenbrille implementiert. Darüber hinaus ist die Erforschung der Interaktion von kollaborativen Robotern untereinander von großem Interesse, um den Grad der Autonomie im Operationssaal zu steigern. Die Nutzung/Anwendung von verschiedenen Methoden des maschinellen Lernens spielt dabei in jedem Bereich eine fundamentale Rolle.

Automatisierte Trainingsauswertung in der roboterassistierten Chirurgie

Ein System zur automatisierten Erfassung chirurgischer Fähigkeiten anhand von Videodaten hat das Potential zum standardisierten und objektiven Benchmarking. Hierdurch wird ein individualisiertes Feedback für Ausbildungszwecke ermöglicht, welches zuvor nur unter Expertenaufsicht erfolgen konnte. Zusätzlich ist eine retrospektive Analyse zur Verfeinerung der Fähigkeiten möglich. Am Fraunhofer IMTE werden Machine Learning Methoden erforscht, um eine automatisierte Auswertung von Trainingsvideos zu realisieren. In Kooperation mit dem klinischen Partner UKSH Lübeck sollen diese Methoden für die Bewertung und Ergänzung eines Trainingscurriculums für die robotische Chirurgie eingesetzt werden.

Prozessoptimierung im Operationssaal

Durch eine einheitliche Vernetzung von medizinischen Geräten ist es möglich, Prozesse im OP drastisch zu vereinfachen. Anstelle der Nutzung proprietärer Netze ist das Ziel hier ein herstellerunabhängiger Datenaustausch zwischen den Geräten, um so dem Anwender alle vorliegenden Informationen gebündelt zur Verfügung zu stellen. Auf der anderen Seite können Prozesse im OP auch gezielt verbessert und beschleunigt werden. Dazu wird das Netz der medizintechnischen Geräte im LIROS durch diverse Trackingsysteme erweitert, mit deren Hilfe nicht nur die Position des OP-Teams sondern auch medizintechnische Geräte wie beispielsweise die chirurgischen Roboter nachverfolgt und deren Interaktionen untereinander analysiert werden. Mit Hilfe von Augmented Reality können den Chirurg*innen darüber hinaus zusätzliche Informationen bereitgestellt werden. Auch die Kommunikation zwischen den Teammitgliedern im OP ist von zentraler Bedeutung, denn sie muss einwandfrei funktionieren und wichtige Warnsignale rechtzeitig wahrgenommen werden. Zusätzlich kann eine Sprachsteuerung zur Bedienung verschiedener Systeme Prozesse vereinfachen.

Geräteausstattung

Die vielfältige Geräteausstattung des Innovations-OP LIROS beinhaltet unter anderem:

- Chirurgie-Roboter-Systeme

- Kollaborative Roboter

- 3D Laparoskopie

- Raumumfassendes Motion Capture System

- Elektromagnetisches und optisches Tracking

- 3D-Oberflächenscanner

- AR und VR Equipment

- Ultraschall-Bildgebung

Im LIROS können Sie gemeinsam mit dem Fraunhofer IMTE technologische Innovationen entwickeln und validieren, neue klinische Ansätze und Methoden erproben und diese durch erfahrene Anwender*innen direkt bewerten lassen. Dank unseres Netzwerks zu klinischen, wissenschaftlichen und industriellen Akteuren können ganzheitliche Fragestellungen adressiert werden, um Ihr Projekt zu verwirklichen.

Erfahren Sie hier mehr über unsere Leistungen in den Bereichen Transfer von der Idee bis zum Medizinprodukt, Clinical & Regulatory Affairs und Additive Fertigung.