Im Rahmen des INSPIRATION-Projekts unter der Leitung von Assoc. Prof. Filip Šuligoj verbrachten die Nachwuchsforscherinnen und Doktorandinnen Ines Frajtag und Roč Stilinović zwei Monate mit einem Forschungsaufenthalt im Surgical Robotics Laboratory der Universität Twente in den Niederlanden.
Während ihres Forschungsaufenthalts am Labor für Chirurgische Robotik der Universität Twente arbeitete Doktorandin Ines Frajtag an der Entwicklung eines computergestützten Trackingsystems für magnetisch gesteuerte Mikroroboter. Diese Mikroroboter bergen großes Potenzial für minimalinvasive medizinische Eingriffe, beispielsweise für die präzise Positionierung in beengten Räumen, die gezielte Verabreichung von Therapien oder die Durchführung von Aufgaben an schwer zugänglichen Stellen, wo klassische Instrumente an ihre Grenzen stoßen. Eine zentrale Voraussetzung für den zuverlässigen Einsatz solcher Systeme ist die Fähigkeit, die Position des Mikroroboters stabil und präzise in Echtzeit zu bestimmen. Dies stellt aufgrund seiner geringen Größe, wechselnder Lichtverhältnisse und Reflexionen eine Herausforderung dar. Im Rahmen der Arbeit wurde besonderer Wert auf die Konzeption und Konfiguration des Versuchsaufbaus gelegt, um sicherzustellen, dass der gesamte Arbeitsbereich kontinuierlich von den Kameras erfasst wird und die Messungen reproduzierbar sind. Nach dem Aufbau des Versuchsaufbaus wurden die Datenerfassung und die Entwicklung des Detektionsverfahrens durchgeführt. Dabei kamen Ansätze auf Basis neuronaler Netze zum Einsatz, um Mikroroboter unterschiedlicher Größe und Form zu erkennen. Auf Basis von Mehransichtsdetektionen wurde ein Verfahren zur Generierung von 3D-Positionsdaten entwickelt, das die Grundlage für die spätere Magnetfeldsteuerung von Mikrorobotern bildet (geschlossener Regelkreis: Detektion – Positionsbestimmung – Steuerung). Die erzielten Ergebnisse tragen zur Entwicklung eines robusten Trackingsystems bei, das sowohl in der Forschung als auch in zukünftigen klinisch relevanten Szenarien Anwendung findet.
Während seines Forschungsaufenthalts am Labor für Chirurgische Robotik der Universität Twente untersuchte und vereinheitlichte Doktorand Roč Stilinović Methoden zur Registrierung chirurgischer Instrumente in der roboterassistierten, bildgestützten Chirurgie. Im Fokus seiner Arbeit stand der Vergleich markerbasierter und markerfreier Ansätze sowie die Analyse der in der Datenerfassung verwendeten Sensoren und Bildgebungsverfahren (z. B. Ultraschall, Fluoroskopie/CBCT, CT/MR, endoskopische Bilder sowie optische und elektromagnetische Trackingsysteme). Die besondere Bedeutung einer solch präzisen Registrierung zeigt sich in medizinischen Bereichen, die höchste Präzision erfordern, wie der Zahnchirurgie, der Neurochirurgie und der Herz-Kreislauf-Chirurgie. Wichtig war es auch, mögliche Herausforderungen und Probleme zu berücksichtigen, die eine zuverlässige Instrumentenregistrierung unter realen Operationsbedingungen erschweren: Sichtlinienbehinderung und Reflexionen beim optischen Tracking, Magnetfeldverzerrungen bei elektromagnetischen Trackern, Drift bei IMU-Sensoren oder die Beeinträchtigung der bildbasierten Registrierung durch Unschärfe, Rauch, Blut, geringen Kontrast und instrumentenbedingte Artefakte. Es werden auch praktische Herausforderungen der Kalibrierung zwischen Sensoren und Kameras (z. B. Hand-Auge), Echtzeit-Zeitsynchronisation und Latenz sowie der Einfluss von Weichteildeformationen auf starre Registrierungsannahmen diskutiert.
Wir möchten uns beim gesamten Team des Labors für chirurgische Robotik für die Unterstützung und die hervorragende Zusammenarbeit bedanken.
Das Projekt wird von der Europäischen Union – NextGenerationEU – finanziert.
Das Projekt wurde von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung kofinanziert.
Die Erstellung der Website wurde von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung kofinanziert.
Für den Inhalt der Website ist ausschließlich die Fakultät für Maschinenbau und Schiffbau verantwortlich.