Mithilfe von Virtual Reality (VR) und neuen Haptik-Geräten sollen angehende Chirurginnen und Chirurgen künftig Wirbelsäulen- und Hüft-Operationen üben können. Einen entsprechenden Trainingssimulator planen Forschende der Professur Produktionssysteme und -prozesse der TU Chemnitz.
Im Rahmen des neuen Projekts „OrthoMiniGames“ wollen die Forschenden ein kompaktes, einfach zu nutzendes Trainingsgerät zum Erlernen von orthopädischen und unfallchirurgischen Fertigkeiten für Operationen an der Wirbelsäule und Hüfte entwickeln. Dazu arbeiten sie mit der Youse GmbH aus Berlin, der Fakt Software GmbH aus Leipzig und dem Zentrum zur Erforschung der Stütz- und Bewegungsorgane (ZESBO) an der Klinik für Orthopädie, Unfallchirurgie und Plastische Chirurgie des Universitätsklinikums Leipzig zusammen. Das neue Trainingssystem soll schnell und einfach nutzbar und darüber sein und sich darüber hinaus leicht in den Klinikalltag vor Ort integrieren lassen. Es soll den angehenden Ärztinnen und Ärzten mehr Sicherheit bei der Ausübung von chirurgischen Handgriffen bieten.
Simulation von Wechselwirkungen
Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die Auslegung und valide Darstellung der Reaktionskräfte bei der Bearbeitung von Knochen und beim Einsetzen von Implantaten in den Körper. Dazu wird ein System zur Rückkopplung von Drehmomenten und Axialkräften bei häufig durchgeführten Operationen wie Bohren, Fräsen, Schrauben, Einbringen von Implantaten am Knochen nachgebildet. Die Wechselwirkungen der Werkzeuge und Implantate mit dem Knochengewebe werden simuliert. Dabei wird die umgebende Anatomie mittels Augmented-Reality- oder Virtual-Reality-Technologie dargestellt, um eine realitätsnahe Umgebung zu schaffen.
Erfahrene Projektpartner
Bei ihrer Arbeit können die Projektpartner bereits auf Erfahrungen aus früheren Projekten zurückgreifen. In einem früheren ZIM-Projekt entwickelten sie einen VR-Trainingssimulator für das Fräsen der Hüftpfanne während einer Hüftendoprothesenoperation. Anschließend konnte die Professur Produktionssysteme und -prozesse das gewonnene Know-how in das KMU-Innovativ-Projekt „DynamicHIPS“ einbringen, in dem das Absägen des Hüftkopfes, das Einbringen der Hüftpfanne, das Ausraspeln des Femurs und das Einbringen des Schaftes während einer Hüftendoprothesenoperation virtuell trainiert wurden.
Übungen sollen in Klinikalltag passen
In dem neuen Trainingssystem, das im Rahmen von „OrthoMiniGames“ entwickelt wird, stehen neue Operationsgebiete und Operationstechniken im Mittelpunkt. So soll beispielsweise das Einbringen von Pedikelschrauben in die Wirbelsäule trainiert werden. „Außerdem sollen im Gegensatz zu früheren Projekten kurze Trainingseinheiten ermöglicht werden, die ohne technisches Fachpersonal auskommen“, sagt Dr. Mario Lorenz, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Produktionssysteme und -prozesse. Die Übungen sollten sich möglichst einfach und kostengünstig in den Klinikalltag integrieren lassen, erklärt Lorenz weiter, der seit vielen Jahren auf diesem Gebiet forscht und die Bedürfnisse der Ärztinnen und Ärzte kennt.
Das Projekt wird von Juli 2023 bis Dezember 2025 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit 220.000 Euro gefördert.