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TU Berlin

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Forschung

Wenn die Nerven blank liegen

Montag, 17. Mai 2010

Erste Studie zu computerbasierten Assistenzsystemen in der Chirurgie

Gerade in der Medizin ist die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine lebenswichtig
Lupe

Chirurgen werden zunehmend von computerbasierten Assistenzsystemen unterstützt, die verhindern sollen, dass sie bei der Operation versehentlich wichtige Gefäße oder Nerven verletzen. Welche Chancen und Risiken sich aus den technisch unterstützten chirurgischen Eingriffen ergeben, erforschen Prof. Dr. Dietrich Manzey, seit 2003 Leiter des Fachgebietes Arbeits-, Ingenieur- und Organisationspsychologie an der TU Berlin, und Diplom-Psychologin Maria Luz. Die TU-Absolventin arbeitet derzeit am "Innovation Center for Computer Assisted Surgery" der Universität Leipzig. In einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 230 000 Euro geförderten Projekt beschäftigen sie sich 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 Professor Manzey den Versuchsaufbau. Nach Abschluss des Projektes hoffen die Forscher, 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. Sie trainierten an zwei verschiedenen Tagen jeweils zweimal an dem Kunstkopf und 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.

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.

Andrea Puppe / Quelle: "TU intern", 5/2010

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