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Exzellent aus der Hüfte gekommen

Chemnitzer Kooperationsprojekt zum Chirurgie-Training bei Hüft-OPs als Weltneuheit ausgestellt

Die Professur für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik der Technischen Universität Chemnitz sowie Forschende der Universität Bremen entwickeln gemeinsam mit der FAKT Software GmbH in Leipzig und der CAT Production GmbH in München im Rahmen des Projekts „HüftImplantatPfannefräsSimulator“ (HIPS) eine Anwendung zur Simulation einer der anspruchsvollsten Schritte während einer Operation für einen Hüftgelenksersatz: das Ausfräsen des sogenannten Acetabulums (Hüftpfanne). Die Durchführung der Operation in der virtuellen Welt mit haptischem Feedback durch den KUKA Leichtbauroboter „LBR iiwa“ gilt als ein wichtiger Baustein in der Ausbildung angehender Chirurgen. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit insgesamt rund 670.000 Euro. Von medizinischer Seite wird die Entwicklung des Simulators von der Klinik für Orthopädie, Unfallchirurgie und Plastische Chirurgie des Universitätsklinikums Leipzig, dem Zentrum zur Erforschung der Stütz- und Bewegungsorgane (ZESBO), der Forschungsgruppe für klinische Anatomie der University of Otago (Neuseeland) sowie der Medizintechnik Abteilung des Fraunhofer Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) begleitet. 

In der 2018 auf dem European Robotics Forum (ERF) im finnischen Tampere erstmalig vorgestellten Simulation in der Virtual Reality (VR) musste die Chirurgin oder der Chirurg die Gelenkpfanne eines Hüftgelenks ausfräsen, was in der praktischen Ausbildung bisher schwer zu vermitteln und zu erlernen ist. Das Fräsen unter realen Bedingungen benötigt viel Kraft und muss gleichzeitig mit hoher Präzision ausgeführt werden. Zudem ist die zu bearbeitende Stelle kaum zu sehen, sodass sich der Operateur oder die Operateurin auf das Gefühl verlassen muss.

Hier kommt die durch das Konsortium aus Chemnitz, Bremen, Leipzig und München entwickelte VR-Anwendung zum Zuge. Denn das Zusammenspiel aus VR-Simulation und Leichtbauroboter vermittelt dem Übenden durch eine haptische Rückkopplung ein Gefühl für Kräfte und Fräsgrenzen. In der Simulation können Handgriffe so lange wie nötig geübt werden. „Chirurgische Virtual-Reality-Trainingssimulatoren für normale nicht-minimal invasive OPs existierten bis dato nicht, da es einfach nicht möglich war, die benötigten Kräfte zu simulieren. Wir sind daher sehr stolz, durch den Einsatz des Leichtbauroboters den ersten Schritt zum virtuellen Training von Hüft-OPs gegangen zu sein“, erläutert Mario Lorenz, Initiator des ZIM-Kooperationsprojekts, das im Rahmen des „Kunstgelenk – Netzwerks Endoprothetik“ vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird.

Über das European Robotics Forum

Das diesjährige European Robotics Forum stand unter dem Motto „Robots and Us“. Mehr als 800 Experten aus über 40 Ländern kamen dabei zusammen, um sich über aktuelle gesellschaftliche und technische Themen aus dem Bereich der Robotik auszutauschen. Die Agenda umfasste 50 Workshops mit Präsentationen und Diskussionsforen, gehalten von führenden Experten aus Industrie und Wissenschaft, sowie von Politikern aus ganz Europa und Vertretern der europäischen Kommission. Auf der begleitenden Ausstellung präsentierten Unternehmen, Universitäten und Forschungsinstitute Ergebnisse ihrer innovativen Projekte und zeigten ein großes Spektrum ihrer Dienstleistungen.

Im YouTube-Kanal der TU Chemnitz sind zwei Videos zum Forschungsprojekt verfügbar:

Ausführliche Präsentation: bit.ly/HIPS_TUC

Kurz-Portrait: bit.ly/HIPS_kurz

There is an english version of the video available too: bit.ly/Project_HIPS

Informationen erteilt Mario Lorenz, Professur für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse, Tel. +49 (0)371 531-39366, E-Mail mario.lorenz@mb.tu-chemnitz.de

Matthias Fejes
14.08.2018

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