Technik, die mitdenkt, den Chirurgen in seinen Entscheidungen und Tätigkeiten unterstützt und damit die Patientenversorgung verbessert: Dies ist das Ziel des neuen Sonderforschungsbereiches (SFB/Transregio 125) "Cognition-Guided Surgery -Wissens- und modellbasierte Chirurgie", den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) am Universitätsklinikum Heidelberg zum 1. Juli 2012 einrichtet.

Die Leitung hat Prof. Dr. Markus W. Büchler, Geschäftsführender Direktor der Chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg, inne. Die DFG fördert den transregionalen Forschungsverbund gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, zunächst für vier Jahre mit 10 Mio. €.

Ziel von Sonderforschungsbereichen ist es, innovative, aufwendige und langfristig konzipierter Forschungsvorhaben über die Grenzen von Fachdisziplinen und Institutionen hinaus zu fördern. Neben wissenschaftlichen Aspekten tragen auch Nachwuchsförderung und die Gleichstellung von Forscherinnen und Forschern zum erfolgreichen Abschneiden im anspruchsvollen Auswahlverfahren der DFG bei. "Der SFB ermöglicht es uns, gemeinsam mit unseren Partnern 13 Forschungsprojekte für eine zukunftsweisende Chirurgie zum Wohle der Patienten umzusetzen", freut sich Prof. Dr. Markus W. Büchler.

Leistungsfähige Einzelsysteme, Verknüpfung der Informationen übernimmt der Arzt

Die technische Entwicklung im Operationssaal verläuft rasant: Moderne Röntgenanlagen liefern dreidimensionalen Bilder selbst während der Operation. Bei minimalinvasiven Eingriffen zeigen Kameras den Weg zum Zielgewebe. Roboter dienen als verlängerter Arm des Chirurgen und ermöglichen minimale Positionsänderungen der Instrumente im Bauch des Patienten. Und an virtuellen Modellen überprüfen Ärzte vor dem Eingriff das beste Vorgehen.

"Uns stehen immer leistungsfähigere Einzelsysteme zur Verfügung, z.B. in der Bildverarbeitung und Gerätetechnik, aber bis heute ist es nur begrenzt möglich, diese zu kombinieren", erklärt Prof. Büchler. Und selbst kombinierte Einzelsysteme überlassen die Verknüpfung der gelieferten Informationen dem Chirurgen, werten kein Erfahrungswissen aus und können keine übergeordneten Schlüsse ziehen. So hängt die endgültige Entscheidung, z.B. über die Schnittführung bei der Entfernung eines Lebertumors, und damit der Erfolg der Behandlung in hohem Maße von der Erfahrung des Arztes ab. "Selbst äußerst erfahrene und spezialisierte Chirurgen geraten durch fehlende Informationen immer wieder in kritische Situationen, in denen sie für den Patienten nur eine suboptimale Lösung finden oder sogar Fehler machen", so Prof. Büchler.

Daten auswerten und aus Erfahrungen lernen

Der neue Sonderforschungsbereich soll deshalb dazu beitragen, ein technisches kognitives System zu entwickeln, das Informationen verknüpft und wissensbasiert auswertet. Hierbei fließen Daten ein, die vor, während und nach der Operation gewonnen werden. Das System soll so kontinuierlich den Chirurgen unterstützen und z.B. Vorschläge für den nächsten Operationsschritt machen. Ergebnisse stehen als Erfahrungswissen beim nächsten Einsatz zur Verfügung. "Für Chirurgen soll es damit einfacher werden, eine ideale Therapie für die Patienten zu finden und diese mit optimaler Qualität durchzuführen", so Büchler.

Die Ärzte und Wissenschaftler aus Heidelberg und Karlsruhe bauen auf langjährige vielfältige Vorarbeiten auf, z.B. im Rahmen des interdisziplinären Graduiertenkollegs "Entwicklung neuer computerbasierter Methoden für den Arbeitsplatz der Zukunft in der Weichteilchirurgie". Hier entwickeln Doktoranden - Ingenieure, Naturwissenschaftler und Mediziner - zukunftsweisende OP-Technologien. So haben die Nachwuchswissenschaftler ein Navigationssystem entwickelt, mit dessen Hilfe der Chirurg eine computergesteuerte Operationsnadel gezielt in Lebertumoren führen kann. Die DFG fördert das erfolgreiche Programm bereits in einer zweiten Förderperiode über einen Zeitraum von neun Jahren mit rund 8,5 Mio €.