TUM-Projekt ForNeRo untersucht Mensch-Roboter-Zusammenarbeit im OP

Forschende der Technischen Universität München und des TUM Klinikums bauen im Projekt ForNeRo einen sensorbasierten Experimental-OP auf, um die Zusammenarbeit von Menschen und Robotern im Operationssaal zu untersuchen und Assistenzsysteme ergonomisch in den OP-Betrieb zu integrieren. Dafür analysieren sie Bewegungen von Chirurginnen und Chirurgen und sammeln Daten aus simulierten Operationen mit Assistenzrobotern.

Im Experimental-OP erzeugen fünf Tiefenkameras mit 15 Aufnahmen pro Sekunde ein räumliches digitales Abbild des Saals als digitalen Zwilling. Ergänzend erfassen ein Infrarot-Trackingsystem mit zehn Kameras Marker an Gelenken und Stirnband, Mikrofone zeichnen Gespräche auf und lokalisieren sie, außerdem werden physiologische Daten des Personals zur Ermittlung des Stresslevels erhoben. Für Messungen im realen OP-Umfeld ist das Einverständnis der Patientinnen und Patienten sowie aller Beteiligten Voraussetzung.

In simulierten Eingriffen an künstlichen Körpern testete das Team drei Operationstypen: Gallenblasen-OP, Leistenbruch-OP und Sigma-Resektion. Zum Einsatz kamen „Solo Assist II“ zum Halten eines Endoskops sowie der DLR-Roboter MIRO, der per Joystick gesteuert wird, etwa zum Führen eines Greifers, zum Verlegen eines Kunststoffnetzes und zum Nähen. Ergonomie-Forscher Max Bergholz erfasst Haltungen und Bewegungen und befragt zu körperlicher und psychischer Beanspruchung. Die Ergebnisse zeigen, dass ein robotischer Assistent einfache Aufgaben wie das Halten eines Endoskops übernehmen kann, ohne Mehrbelastung zu verursachen. Prof. Dirk Wilhelm sieht die Daten zudem als Grundlage für KI, die Instrumente und Zielorgane automatisch erkennen sowie OP- und Planungsprozesse unterstützen soll.