Intelligente Chirurgie-Roboter werden in Kooperation mit der KABEG validiert

Helfende Roboter sind schon in vielen Operationssälen im Einsatz. Noch sind sie aber nur reine Teleoperateure oder Assistenten zum Halten und Zielen von Werkzeugen. Forscher:innen an der Universität Klagenfurt arbeiten an neuen Technologien, mit denen Roboter neue Aufgaben während der Operation erfüllen sollen. Die in den vergangenen Jahren entwickelten Algorithmen werden nun in Kooperation mit der KABEG validiert.

„Derzeit sind die Einsatzmöglichkeiten von Robotern in der Chirurgie noch sehr beschränkt. Sie können meist nur menschlichen Handlungen beschränken oder korrigieren“, so Projektleiter Jan Steinbrener, der gemeinsam mit seinem Kollegen Stephan Weiss (beide Institut für Intelligente Systemtechnologien) in diesem Bereich forscht. Die Autonomie der Roboter ist also noch auf einem sehr niedrigen Level.

„Stellen wir uns eine Operation an Weichteilstellen vor, bei der häufig unvorhergesehene Organbewegungen auftreten können. Mit der aktuell verfügbaren Technologie müsste die begleitende Chirurgin ständig wachsam sein, um eingreifen zu können, wenn etwas schief geht. Der Nutzen einer Automatisierung wäre also stark eingeschränkt“, erläutert Steinbrener weiter. Ein sicheres und effektives Robotersystem (mit mehr Autonomie für die Roboter) muss daher nicht nur in der Lage sein, die Aufgabe auch unter herausfordernden und sich ändernden Bedingungen auszuführen, sondern muss auch erkennen, wann ein Einschreiten einer menschlichen Hand nötig wird. Steinbrener führt dazu aus: „Überschreitet die ‚gefühlte‘ Unsicherheit des Roboters einen Schwellenwert, muss der Roboter dies zuverlässig erkennen und eine überwachende Chirurgin alarmieren.“ Unabhängig von den technologischen Herausforderungen seien auch rechtliche und ethische Fragestellungen in diesem Kontext immer mitzudenken.

Ziel der Forschungsarbeiten ist es, die Grundlagen für eine nächste Generation von Assistenzchirurgiesystemen zu legen. Erste Erfolge konnten bereits auf vielen Ebenen erzielt werden. Das Team arbeitet beispielsweise an intelligenten Algorithmen, damit Bilder und potenzielle darin befindliche Anomalien richtig interpretiert werden. Außerdem arbeiten die Forscher:innen an Algorithmen zur modularen Multisensorfusion, die die Daten aller Sensoren einschließlich ihrer Unsicherheiten zur Positionsbestimmung des chirurgischen Instruments im Körper verwenden können.

Damit diese neuen Technologien weiterlernen können, braucht es wichtige Erfahrungen aus der Praxis. Das Forschungsteam kooperiert daher mit der KABEG (Thomas Kau, Institut für radiologische Diagnostik und Intervention, LKH Villach).  Thomas Kau und sein Team stellen ihr Know-how zur Validierung der mit simulierten Daten trainierten Algorithmen zur Verfügung.