Chirurgie: Die OP-Beleuchtung „denkt mit“

Ein Konsortium aus Wissenschaft und Gesundheitswirtschaft entwickelt ein Beleuchtungssystem, die im Operationssaal automatisch für die optimale Beleuchtung sorgt. Sie kompensiert Schattenwürfe, die durch Bewegungen des OP-Teams entstehen, und lässt sich zusätzlich gezielt über Gesten und Sprache steuern, wenn Chirurgen eine Stelle besonders gut ausleuchten möchten.

Die Erhöhung der Sicherheit im Operationssaal steht im Mittelpunkt des neuen Forschungsprojekts „Smart-OT“ (englische Abkürzung für „Intelligente Operationstechnologien“). Vorrangiges Ziel des beteiligten Konsortiums aus Wissenschaft und Medizintechnik-Unternehmen ist die Entwicklung eines intelligenten OP-Beleuchtungssystems, das für eine präzise Ausleuchtung sorgen soll, ohne dass eine manuelle Bedienung erforderlich ist. Die Vorteile: Chirurgen haben die Hände frei und verfügen stets über eine gute Sicht, auch wenn sich Menschen im Raum bewegen. So wird die die Arbeitsplatzbelastung der OP-Mitarbeiter reduziert und parallel die Patientensicherheit erhöht.

Konsortialführer ist die Dr. Mach GmbH & Co. KG, einer der weltweit führenden Hersteller von medizinischen Beleuchtungssystemen. Ebenfalls beteiligt sind das Pius-Hospital Oldenburg– ein klinischer Partner der Universität Oldenburg – sowie die Firma Qioptiq Photonics und das Klinische Innovationszentrum für Medizintechnik Oldenburg (KIZMO). Darüber hinaus ist die Universität Bremen mit dem Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) vertreten. Das Projekt, das Ende 2021 abgeschlossen sein soll, wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 1,2 Millionen Euro gefördert.

Wichtiger Schritt auf dem Weg in den OP-Alltag

Die intelligente OP-Beleuchtung wird durch den Einsatz neuartiger Licht- und Steuerungskonzepte ermöglicht, die interaktiv miteinander verknüpft werden und auf andere Geräte im Operationssaal übertragbar sein sollen. „Smart-OT“ baut auf dem Projekt „Intra-operative Information“ auf, das von der Universität Bremen nach dem Gewinn des Exzellenzwettbewerbs gemeinsam mit regionalen Krankenhäusern durchgeführt wurde und konkrete Verbesserungsmöglichkeiten im OP aufgezeigt hat. Mit „Smart-OT“ wird nun ein wichtiger Schritt zur praktischen Umsetzung vollzogen.  

Die Hardware wird im Rahmen des Projekts maßgeblich von den Firmen Dr. Mach und Qioptiq entwickelt. Die Arbeitsgruppe Computergrafik und Virtuelle Realität des TZI an der Universität Bremen (Prof. Gabriel Zachmann) liefert die Software zur autonomen Beleuchtungssteuerung. Eine Herausforderung liegt dabei in der optimalen Anordnung und Koordination einer Vielzahl kleiner Leuchten, die anstelle der bisherigen großen Lampen zum Einsatz kommen sollen.

Damit Chirurginnen und Chirurgen die Beleuchtung bei Bedarf mit wenig Aufwand nachjustieren können, ergänzt die Arbeitsgruppe Digital Media Lab (Prof. Rainer Malaka) des TZI das System um die Möglichkeit der Gesten- und Sprachsteuerung.

Die Universität Oldenburg mit dem Pius-Hospital (Prof. Dirk Weyhe) sorgt gemeinsam mit dem KIZMO für die Praxistauglichkeit des Systems – von der Anforderungsanalyse über die Gebrauchstauglichkeit bis zur Evaluation der Demonstratoren. In einem eigens für Forschungsfragen konzipierten Labor („Living Lab“) können Operationen mit den entwickelten Technologien simuliert und die Arbeitsabläufe erprobt werden.

Virtuelles Projekttreffen

Auch in der Corona-Zeit geht die Arbeit am SmartOT-Projekt weiter. So fand am 28. April 2020 ein virtuelles Projekttreffen mit 14 Teilnehmern statt, in dem über den aktuellen Projektstand diskutiert und Entscheidungen für die nächste Phase beschlossen wurden. Trotz der besonderen Umstände zeigten sich die Beteiligten sowohl mit der Durchführung als auch mit den Ergebnissen sehr zufrieden.

Pius-Hospital erforscht OP der Zukunft

Im Projekt Smart-OT („Intelligenter OP-Saal“) wird erforscht wie neuartige, sogenannte smarte Beleuchtungs- und Steuerungskonzepte, die interaktiv und ganzheitlich miteinander verknüpft werden sollen, für mehr Qualität, Sicherheit, Ergonomie und Effizienz in OP-Abläufen sorgen können. Ziel ist es, die Arbeitsplatzbelastung der OP-Mitarbeiter zu reduzieren und so letztendlich auch die Patientensicherheit zu erhöhen. Dazu werden Demonstratoren in möglichst realistischem Umfeld in Simulationsoperationen getestet.

Hierfür baut das Team des Pius-Hospitals unter der Leitung von Prof. Dr. Dirk Weyhe, Direktor der Universitätsklinik für Viszeralchirurgie, ein eigens für solche Forschungsfragen konzipiertes Labor auf, in dem Operationen simuliert und Arbeitsabläufe im OP erforscht werden können. Projektbeteiligte sind neben dem Pius-Hospital die Firmen Dr. Mach GmbH & Co. KG (projektleitend), Qioptiq GmbH & Co. KG und KIZMO GmbH. Außerdem beteiligt sich die Universität Bremen mit den Arbeitsgruppen für Digitale Medien und für Computergrafik und Virtuelle Realität. Das Projekt läuft bis zum 30.9.2021 und wird mit 1,2 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Ende vergangenen Jahres traten die Initiatoren in die intensive Projektphase in Form einer Kick-Off-Veranstaltung ein.