Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Maschinen im OP: Erste Studie zu computerbasierten Assistenzsystemen in der Chirurgie

20.04.2010
Ein Chirurg wird zunehmend von computerbasierten Assistenzsystemen unterstützt, die verhindern sollen, dass er bei der Operation versehentlich wichtige Gefäße oder Nerven verletzt. Lenken Maschinen die Operateure ab? Welche Chancen und Risiken ergeben sich aus den technisch unterstützten chirurgischen Eingriffen?

Professor Dr. Dietrich Manzey, seit 2003 Leiter des Fachgebietes Arbeits-, Ingenieur- und Organisationspsychologie an der TU Berlin, und Diplom-Psychologin Maria Luz (TU-Absolventin und derzeit am "Innovation Center for Computer Assisted Surgery" der Universität Leipzig) interessieren sich für die Interaktion von Menschen und Maschinen.

Aktuell beschäftigen sie sich in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 230 000 Euro geförderten Projekt mit den Auswirkungen chirurgischer Assistenzsysteme auf Leistung, Beanspruchung und Situationsbewusstsein der Ärzte. Es ist die erste Studie dieser Art.

"In einer Simulation lassen wir die Operateure einen komplizierten Eingriff im Kopfbereich - eine Mastoidektomie - an einem Kunstkopf vornehmen. Das Assistenzsystem sagt ihnen dabei an, wo sie nicht fräsen dürfen", beschreibt Prof. Manzey den Versuchsaufbau. Untersucht wird dabei, ob der Einsatz solcher Systeme neben den unbestreitbaren Vorteilen unter Umständen auch neue Risiken mit sich bringt. In diesem Projekt kooperiert das TU-Institut mit dem "Innovation Center for Computer Assisted Surgery (ICCAS) der Universität Leipzig". Nach Abschluss des Projektes hoffen die Forscher künftig den Nutzen moderner OP-Systeme besser abschätzen und Hinweise auf ein sinnvolles Training mit den neuen Geräten geben zu können.

Eine Mastoidektomie muss zum Beispiel bei Komplikationen einer Mittelohrentzündung vorgenommen werden. Der Eingriff birgt einige Risiken, weil nahe dem Operationsfeld sensible Strukturen wie etwa die ableitende Hirnvene (Gefahr von Blutungen), der Amboss der Gehörknöchelkette (Gefahr von Gehörverlust) oder der Fascialis-Nerv (Gefahr einer Gesichtslähmung) liegen. "Wir haben Daten von 14 Probanden erhoben, die keinerlei Erfahrung mit einer solchen Operation hatten", berichtet Maria Luz. Die Operateure waren im Durchschnitt 26 Jahre jung und kurz vor oder nach dem Ende ihres Medizinstudiums. Sie trainierten an zwei verschiedenen Tagen jeweils zwei Mal an dem Kunstkopf. An zwei weiteren Tagen wurde der Trainingskopf mit austauschbaren Elementen so verändert, dass die Gefahr von Komplikation größer war. "Unsere Novizen operierten je einmal mit und einmal ohne Assistenzsystem. Wie effektiv sie dabei waren, registrierten in den Kunstkopf eingelassene Sensoren. Die Daten wurden mit einer speziellen Software am Computer analysiert", sagt Maria Luz.

Wie gut die Neulinge gefräst hatten, wurde außerdem von einer erfahrenen Chirurgin beurteilt. Die Effizienz der Operation wurde mit der Stoppuhr bestimmt: Wie lange dauerte die OP? Um herauszufinden, wie stark die Probanden beansprucht waren, füllten sie nach dem Versuch einen multidimensionalen Fragebogen (Nasa-TLX) aus. Außerdem waren sie während des Versuchs aufgefordert, alle 90 Sekunden auf einen Ton mit dem Treten eines Fußpedals zu reagieren. Physiologische Daten wie Herzrate, Herzratenvariabilität, also die Fähigkeit eines Organismus, die Frequenz des Herzrhythmus zu verändern, Atmungsrate und Blutdruck der Probanden wurden gemessen. Zusätzlich prüfte man das Situationsbewusstsein der Operateure: Sie wurden mitten in der OP unterbrochen und zu ihrem bisherigen Operationsstatus befragt.

Im Ergebnis bescheinigen die Forscher dem Assistenzsystem "ein großes Potenzial". Bei der Operation ohne Assistenzsystem verursachten drei von 14 Probanden Verletzungen - mit Assistenzsystem keiner. Bei der Qualität der Fräsleistung konnte kein Unterschied festgestellt werden. "Wir können also feststellen, dass bei gleichbleibender Operationsqualität die Sicherheit für die Patienten steigt", fasst Maria Luz zusammen. Die Effizienz sinkt dagegen erwartungsgemäß: Für die herkömmliche OP benötigten die Probanden im Durchschnitt 64 Minuten, nutzten sie das Assistenzsystem dauerte die OP 100 Minuten. Die Operateure fühlten sich mit Assistenz-system zwar mehr beansprucht und brauchten länger um auf einen Ton mit dem Fußpedal zu reagieren, ihre physiologischen Daten zeigten jedoch, dass sie dabei entspannter waren.

Das Forschungsprojekt endet im September 2010. Bis dahin wollen die Forscherinnen und Forscher die Untersuchung mit erfahrenen Chirurgen wiederholen. "Außerdem planen wir eine Trainingsstudie, in der die Ergeb-nisse von mit dem System trainierten Probanden mit klassisch trainierten Personen verglichen werden", sagt Maria Luz. Ziel sei es zu vergleichen, ob die mit dem System trainierten Probanden die OP auch ohne Assistenzsystem genauso gut ausführen können wie die klassisch trainierten Probanden. So soll ein eventuelles Ausfallen des Assistenzsystems simuliert und überprüft werden, ob die mit dem System trainierten Operateure dann immer noch in der Lage sind die OP risikofrei durchzuführen.

Andrea Puppe/5024 Zeichen

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Prof. Dr. Dietrich Manzey, TU Berlin, Institut für Psychologie und Arbeitswissenschaft, Fachgebiet
Arbeits-, Ingenieur- und Organisationspsychologie, Marchstr. 12, 10587 Berlin, Telefon: 030/314-25275, Telefax: 030/314-25434, www.aio.tu-berlin.de

Maria Luz, Kopfkliniken Universität Leipzig, Liebigstr. 10-14, 04103 Leipzig, Telefon: 0341/97 21 792, E-Mail: Maria.Luz@medizin.uni-leipzig.de

Dr. Kristina R. Zerges | idw
Weitere Informationen:
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/?id=4608
http://www.aio.tu-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Mobilfunkstrahlung kann die Gedächtnisleistung bei Jugendlichen beeinträchtigen
19.07.2018 | Swiss Tropical and Public Health Institute

nachricht Neue internationale Studie: Immuntherapie für Kinder mit akuter Leukämie
13.07.2018 | Universitätsklinikum Schleswig-Holstein

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics