Schleswig-Holstein KI-basierter „Digitaler Superzwilling“ für die roboterassistierte Chirurgie

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Ein OP-Navigationsgerät, ganz ähnlich dem Navi beim Autofahren? Im Projekt Twin-Win am Uniklinikum Schleswig-Holstein wollen Forschende die Grundlagen dafür entwickeln. Dafür erhalten sie Fördermittel des Landes.

Schleswig-Holstein fördert ein Forschungsprojekt zur Entwicklung eines „digitalen Superzwillings“ für die roboterassistierte Chirurgie mit 950.000 Euro. In dem Projekt – Twin-Win – arbeiten Forschende des Kurt-Semm-Zentrums am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) gemeinsam mit Partnern der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Universität zu Lübeck und der Vater Solution GmbH.

Die Ausgangssituation bei einer Tumoroperation im Bauchraum mittels roboterbasierter Chirurgie wird dabei so beschrieben: An der Konsole sehen Operateure das Operationsfeld in 3D, etwa zehnfach vergrößert und in hoher Auflösung, jedoch jeweils nur wenige Quadratzentimeter. Tumoren lägen jedoch häufig unter Fettschichten oder hinter Organstrukturen verborgen. Die Operierenden müssten anhand der voroperativen bildgebenden Diagnostik die Lage des Tumors abschätzen und ihn schrittweise freipräparieren. Besonders in der Nieren- und Leberchirurgie oder bei tumorbefallenen Lymphknoten sei das oft herausfordernd und zeitaufwendig.

Ein Navigationsgerät für Operationen

Hier setzt das Projekt Twin-Win an, das alle Daten der operativen Systeme, des voroperativen Befundes und aus dem Inneren und der Lage des Patientenkörpers in einem dynamischen Echtzeitmodell vereinen will: dem „digitalen Superzwilling“. Dazu soll das 3D-Datenmodell des voroperativen CT-Befundes, als „digital twin“ der Patientin oder des Patienten, per Augmented Reality während des Eingriffs in das 3D-Bild des OP-Bereichs integriert werden. Hinzu kommen Echtzeitdaten, etwa zur Position der Instrumente im Bauchraum und Organstrukturen. Diese könnten mit optischem oder elektromagnetischem Tracking, Ultraschall und künstlicher Intelligenz erhoben werden. Auf Basis dieses Echtzeitmodells könnte dann ein OP-Navigationsgerät entwickelt werden, ähnlich dem Navi beim Autofahren.

„So sieht die Medizin der Zukunft aus“, befand Schleswig-Holsteins Digitalisierungsminister Dirk Schrödter. Das Projekt Twin-Win biete „die wunderbare Chance, unsere beiden bundesweit anerkannten Medizinhochleistungsstandorte Kiel und Lübeck als Innovationsstandorte auf dem Gebiet der Roboterchirurgie zu einem gemeinsamen Ökosystem von erheblicher Strahlkraft zu verzahnen.“

Der Projektverantwortliche Prof. Dr. Thomas Becker, Sprecher des Kurt-Semm-Zentrums und Direktor der Klinik für Allgemeine, Viszeral-, Thorax-, Transplantations- und Kinderchirurgie des UKSH, Campus Kiel, äußerte sich dankbar und optimistisch, „dass die entscheidenden Schritte auf dem Weg zu einem Navigationstool für die minimalinvasive und roboterassistierte Chirurgie gelingen können“. Im Ergebnis könnten signifikante Verbesserungen der chirurgischen Qualität und der Patientensicherheit ermöglicht werden.

Das vom UKSH koordinierte Twin-Win-Projekt verknüpft dabei vielfältige Expertisen: die der Materialwissenschaftler und Bildgebungsexpertinnen der Lehrstühle für Intelligente Systeme und Marine Data Science der CAU, der Teams des Instituts für Robotik und Kognitive Systeme der Universität zu Lübeck sowie der Softwareexpertinnen und -experten der Kieler Firma Vater Solution GmbH. Weiterhin arbeiten auch das Fraunhofer Institut IMTE, das Deutsche Forschungszentrum für künstliche Intelligenz und sowie das Hamburger Start-up Excagol im Projekt mit.

Dieser Artikel ist zuerst erschienen auf unserem Schwesterportal www.healthcare-digital.de.

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