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Robotik und Bildgebung Die Datenbrille steuert den Roboter in der Chirurgie

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

In der minimalinvasiven Chirurgie verschmelzen Robotik und Bildgebung zu einer Einheit. Dank Kombination aus hochpräzisen Robotersystemen mit Datenbrillen schaffen Forscher des Fraunhofer IWU eine Navigationshilfe, um Patientendaten in Echtzeit direkt in das Sichtfeld des Chirurgen zu bekommen.

Robotersysteme, die Bewegungsbefehle des Chirurgen hochpräzise, in Echtzeit und millimetergenau umsetzen und dabei auch feinstes Zittern herausfiltern können, sind bereits erfolgreich in Kliniken im Einsatz. Nun verspricht die Kombination dieser Technik mit Datenbrillen einen weiteren Innovationsschub.(Bild: Universitätsklinikum Leipzig I Lilly Schmidt)
Robotersysteme, die Bewegungsbefehle des Chirurgen hochpräzise, in Echtzeit und millimetergenau umsetzen und dabei auch feinstes Zittern herausfiltern können, sind bereits erfolgreich in Kliniken im Einsatz. Nun verspricht die Kombination dieser Technik mit Datenbrillen einen weiteren Innovationsschub.
(Bild: Universitätsklinikum Leipzig I Lilly Schmidt)

Die robotergestützte Chirurgie, etwa mit Systemen wie Da Vinci, gehört in modernen Kliniken bereits zum Standard. Diese Systeme filtern das natürliche Zittern der menschlichen Hand und ermöglichen millimetergenaue Bewegungen in engsten Räumen. Doch ein entscheidendes Puzzleteil fehlte bislang für die perfekte Navigation: Die nahtlose Einblendung von zusätzlichen Informationen aus dem Körper direkt in das Sichtfeld des Arztes.

Die App als Middleware ist die Brücke zwischen MRT und Datenbrille

Das Herzstück der Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) und des Universitätsklinikums Leipzig (UKL) ist eine spezialisierte App. Sie ist das Bindeglied zwischen hochaufgelösten Bilddaten, wie beispielsweise aus der Magnetresonanztomographie, und Standard-Hardware aus der virtuellen Realität (VR).

Für Entwickler in der Medizinelektronik ist besonders der wirtschaftliche Aspekt interessant: Durch den Einsatz von Consumer-Hardware sinken die Systemkosten erheblich. Die technologische Herausforderung liegt dabei in der Software-Architektur, die Patientendaten präzise über die reale Anatomie legen muss („Registration“), während Instrumente in Echtzeit im anatomischen Umfeld getrackt werden.

Sensorfusion und Echtzeit-Tracking

Damit die Einblendungen für den Operateur einen echten Mehrwert bieten, müssen die Latenzen minimal sein. Das System visualisiert kritische Strukturen wie:

  • Den Verlauf von Nervenbahnen (z. B. Unterkiefernerv),
  • die exakte Lage von Tumorgrenzen und Gefäßen,
  • die Bohrrichtungen für Implantate in Echtzeit.

Besonders in der Tumor-Orthopädie oder der Urologie ermöglicht diese erweiterte Sichtweise den Grundsatz „so viel wie nötig, aber so wenig wie möglich zerstören“. Die zusätzliche Bildinformation dient als Orientierungshilfe, selbst wenn Blut oder Gewebe die reale Sicht im Operationsfeld dominieren.

Neue Freiheitsgrade durch Mikro-Robotik

In Kombination mit winzigen, voll beweglichen Gelenken an den Instrumentenspitzen übertrifft die Gelenkigkeit der Roboter die der menschlichen Hand bei weitem. Die Elektronik dahinter muss komplexe Bewegungsbefehle des Chirurgen hochpräzise und verzögerungsfrei übersetzen. Das Ziel ist eine intuitive Nutzung durch eine gelernte Bedienerlogik, die die komplexe 3D-Orientierung vereinfacht, anstatt sie durch zu viele Daten zu überlasten. (heh)

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