Die Entwicklung eines„digitalen Superzwillings“ als Grundlage für Innovationen in der roboterassistierten Chirurgie ist Ziel des Forschungsprojekts TWIN-WIN eines Konsortiums um das Kurt-Semm-Zentrum des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH). Das Projekt, an dem auch Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), die Universität zu Lübeck und die Vater Solution GmbH wesentlich beteiligt sind, wird mit insgesamt knapp 950 000 Euro bis Ende 2025 durch das Land Schleswig-Holstein gefördert.
Die roboterassistierte Chirurgie ist eine minimalinvasive und hochpräzise Operationsmethode, bei der die Instrumente über kleine Zugänge in das OP-Feld eingebracht und über eine Konsole gesteuert werden. Längst ist roboterassistierte Chirurgie zum gut etablierten Goldstandard der Chirurgie in den meisten chirurgischen Fächern geworden. Das Kurt-Semm-Zentrum vernetzt die verschiedenen Fachdisziplinen am UKSH und hat mit TWIN-WIN in der Nachfolge zum „OP der Zukunft“, der mit 3,4 Millionen vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert wurde, erneut einen erfolgreichen Projektantrag gestellt.
An der Konsole sieht die Operateurin oder der Operateur das Operationsfeld, in dem sich die Instrumente befinden, etwa zehnfach vergrößert, in hoher Auflösung und in 3D. Allerdings zeigt der Ausschnitt nur wenige Quadratzentimeter im Bauchraum; der Tumor verbirgt sich häufig unter Fettschichten oder hinter den Organstrukturen. Die Operierenden müssen aus der bildgebenden Diagnostik, die vor der OP durchgeführt wurde, meist ein CT-Scan, abschätzen, wo der eigentliche Befund liegt und ihn Schritt für Schritt freipräparieren. Das ist in der Nieren- und Leberchirurgie oder auch beim Entfernen tumorbefallener Lymphknoten oft herausfordernd und zeitaufwendig.
Ziel des TWIN-WIN-Projektes ist es, die Navigation zum Befund mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und Sensorfusionsmodellen deutlich zu verbessern. Das 3D-Datenmodell des voroperativen CT-Befundes, quasi ein „digital twin“, ein digitaler Zwilling der Patientin oder des Patienten (daher der Name „TWIN-WIN“), soll während des Eingriffs in das 3D-Bild des OP-Bereichs integriert und mittels Augmented Reality für die Operierenden sichtbar gemacht werden. Es sollen Echtzeitdaten unter anderem über die Position der Instrumente im Bauchraum, die relevanten Organstrukturen und die Deformation dieser Strukturen mithilfe von Sensorquellen (zum Beispiel optisches und elektromagnetisches Tracking, Ultraschall) und künstlicher Intelligenz erhoben werden. Die Forschenden streben dabei die Entwicklung eines sogenannten digitalen Superzwillings an, in dem alle Daten der operativen Systeme, des voroperativen Befundes und aus dem Inneren und der Lage des Patientenkörpers in einem dynamischen Echtzeitmodell vereint werden. Gelingt dies, könnte ein OP-Navigationsgerät entwickelt werden, ähnlich dem Navi beim Autofahren.
„Wir sind sehr dankbar für die Unterstützung des Landes Schleswig-Holstein und sind optimistisch, dass die entscheidenden Schritte auf dem Weg zu einem Navigationstool für die minimalinvasive und roboterassistierte Chirurgie gelingen können. Das Ergebnis wäre eine bahnbrechende Innovation, die signifikante Verbesserungen der chirurgischen Qualität und der Patientensicherheit ermöglicht, denn bessere Navigation bedeutet auch weniger Manipulationen und Verletzungen von gesundem Gewebe und somit die Reduktion des Komplikationsrisikos und postoperativer Schmerzen“, sagte der Projektverantwortliche Prof. Dr. Thomas Becker, Sprecher Kurt-Semm-Zentrums des und Direktor der Klinik für Allgemeine, Viszeral-, Thorax-, Transplantations- und Kinderchirurgie des UKSH, Campus Kiel.
