Die helfende Hand im OP

Künftig könnten Assistenzärzte von Chirurgen entlastet werden und die Zeit stattdessen ihren eigenen Patienten widmen. Möglich machen soll es ein Gerät, das Forscher der Mannheimer Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA entwickelt haben – gemeinsam mit ihren Kollegen der chirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Mannheim. Finanziert wurde das Projekt von der Baden-Württemberg-Stiftung.

»Es kann kleinere Aufgaben übernehmen, etwa Werkzeuge bewegen und halten oder auch etwas wegziehen«, erläutert Marc Arends, Wissenschaftler der IPA-Projektgruppe. Das Gerät erinnert an einen Roboterarm. Die Forscher haben es so ausgelegt, dass es Standardinstrumente halten kann – also solche, die bereits im Operationssaal verwendet werden.

Ein Beispiel sind Endoskope, die im Inneren des Patientenkörpers Bilder aufnehmen und nach außen funken: Hat der Arzt ein solches Endoskop durch einen winzigen Schnitt in den Körper des Patienten eingeführt, übernimmt das System: Es hält das Werkzeug und kann auf Anweisung des Arztes die Position des Endoskops anpassen. Das Gerät stellt sicher, dass eine Verletzung des Einschnittpunkts, also der Stelle, an der das Endoskop in den Körper gelangt, mechanisch unmöglich ist.

Mit Gesten steuern

Der Chirurg steuert die mechanische Hilfe vor allem über Gesten. Dazu sieht er auf einem Bildschirm eine virtuelle Darstellung seiner Hand sowie einen kleinen Punkt, der die Position des Werkzeugs anzeigt. Bewegt er seine Hand, zieht die virtuelle Darstellung am Monitor ihr gleich.

»Greift« der Arzt nach dem Punkt, kann er ihn verschieben – und entsprechend das Werkzeug positionieren. Der große Vorteil: Er muss dazu weder seine Handschuhe ausziehen noch etwas berühren. »Was die Sterilität angeht, sind wir auf der sicheren Seite«, sagt Arends. Spezielle Handschuhe sind nicht nötig.

Für den Fall, dass der Operateur selbst Instrumente hält und die Gestensteuerung daher kurzfristig schwierig ist, sorgen die Forscher vor: Momentan arbeiten sie daran, das System per Sprache steuern zu können. Hat der Arzt dem OP-Helfer vorab beigebracht, welche Bewegung er beispielsweise auf den Befehl »Zieh weg« ausführen soll, reagiert die mechanische Hand künftig auch auf mündliche Ansagen.

Damit der Arzt den Manipulator so exakt wie möglich einstellen kann, lassen sich seine Bewegungen skalieren. Denn während das Endoskop anfangs erst einmal an die richtige Stelle bewegt werden muss, das Gerät also größere Bewegungen ausführt, sind bei der späteren Feinjustierung kleinere Bewegungen gefragt.

Der Demonstrator ist bereits fertig. Auf der Messe MEDICA vom 16. bis 19. November in Düsseldorf stellen die Forscher ihn vor (Halle 10, Stand G05). Auch das Benutzerinterface, über das sich der OP-Helfer mittels Gesten steuern lässt, wird auf der Messe zu sehen sein. Zudem sind die ersten Versuche gestartet, in denen Ärzte die metallene Hand testen. Dabei sind die Fragen: Wie effektiv ist das Team aus Mensch und Maschine? Wo muss nachgebessert werden? Ergebnisse der Versuchsreihe fließen in die Weiterentwicklung der helfenden Hand.