Ein interdisziplin?res Projektteam an Universit?tsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universit?t Jena und Technischer Universit?t Ilmenau startet die Entwicklung eines sensorbasierten Unterstützungssystems, das Chirurgen bei Tumoroperationen Gewebegrenzen kontinuierlich optisch darstellen und haptisch vermitteln kann. Die Carl-Zeiss-Stiftung f?rdert das Vorhaben in ihrem ?CZS Durchbrüche“-Programm sechs Jahre lang mit insgesamt fünf Millionen Euro.

Die operative Entfernung von Tumoren ist eine der S?ulen der Krebstherapie. Für die Planung des Eingriffs vermitteln gut etablierte Bildgebungsverfahren die genaue Lage und Gr??e des Tumors. Ziel der Operation ist es dann, das Krebsgewebe vollst?ndig zu entfernen – unter gr??tm?glicher Schonung des umliegenden gesunden Gewebes. Dabei unterstützen endoskopische und mikroskopische Abbildungen des Operationsgebietes oder auch Roboter- und Navigationssysteme die Erfahrung der Chirurginnen und Chirurgen. Doch es kommt vor, dass Tumoren nicht komplett ausger?umt werden, weil auf diese Weise die Gewebegrenzen nicht eindeutig dargestellt werden. Ein interdisziplin?res Projektteam an Universit?tsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universit?t Jena und Technischer Universit?t Ilmenau will deshalb ein sensorbasiertes Unterstützungssystem für die Tumorchirurgie entwickeln, das diese Grenzen kontinuierlich abbilden und haptisch vermitteln kann. Die Carl-Zeiss-Stiftung f?rdert das Vorhaben in ihrem ?CZS Durchbrüche“-Programm sechs Jahre lang mit insgesamt fünf Millionen Euro.?

Sensorisierte Chirurgie

?Unser Ziel ist eine sensorisierte Chirurgie“, sagt Prof. Dr. Orlando Guntinas-Lichius, Direktor der Klinik für HNO-Heilkunde am Universit?tsklinikum Jena und Koordinator des Projektteams. ?Wir wollen multimodal mit optischer und biomechanischer Sensorik die Gewebeeigenschaften erfassen, KI-basiert in Echtzeit auswerten und diese Informationen über ein ausgefeiltes Bediensystem so an den Operateur weitergeben, dass er die Tumorgrenze sehen und fühlen und sein chirurgisches Vorgehen in gewohnter Weise daran ausrichten kann.“ Das so knapp zusammengefasste Entwicklungsprogramm basiert auf jahrelangen Vorarbeiten der Projektpartner und bindet auch neue Fachdisziplinen ein.?

Mit den Biophotonikspezialisten der Jenaer Universit?t testen die Jenaer Mediziner bereits die intraoperative Darstellung von Krebsgewebe auf der Basis spektroskopischer und anderer optischer Analyseverfahren. Daran beteiligt ist auch die Arbeitsgruppe Digitale Bildverarbeitung der Jenaer Uni, die für die Datenauswertung maschinelle Lernalgorithmen entwickelt. Neu hinzu kommt das Forschungsteam Visualisierung, ebenfalls von der Informatik der Uni Jena. Es ist darauf spezialisiert, gro?e Datenmengen, insbesondere aus dem medizinischen Bereich, in Virtual-Reality-Umgebungen darzustellen. In diese flie?en auch Daten zu den biomechanischen Eigenschaften des Tumors ein.

Das ist das Thema der Biomechatronikexperten von der TU Ilmenau. Sie besch?ftigen sich z. B. mit der Festigkeit des Gewebes, wie Chirurgen diese wahrnehmen und wie dieser Aspekt in das entstehende Unterstützungssystem integriert werden kann. Die ebenfalls an dem Entwicklungsvorhaben beteiligten Neurochirurgen des Jenaer Uniklinikums k?nnen auf die Haptik nicht verzichten. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der operativen Entscheidungsfindung, weil Hirntumore oft etwas fester sind als gesundes Hirngewebe. Das ist ein Grund dafür, dass sich in diesem Bereich Operationsunterstützungssysteme nur schwer etablieren.

Weitere Pr?zisierung der Tumoroperationen

?Chirurgische Schnitte k?nnen mit einer Genauigkeit von einem halben Millimeter ausgeführt werden“, so Prof. Guntinas-Lichius. ?Wir wollen mit unserem OP-Unterstützungssystem dazu beitragen, dass sie genau an der Tumorgrenze geführt werden. Das Konzept der sensorisierten Chirurgie k?nnte einen wichtigen Schritt zur weiteren Pr?zisierung der Tumoroperationen mit besseren ?berlebenschancen und maximaler Schonung gesunden Gewebes bedeuten.“