Intelligente Systeme und Robotik in der Urologie

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Das von PD Dr. med. Alexander Studier-Fischer geleitete interdisziplinäre Projekt kombiniert Expertise aus der Urologie und modernen bildgebenden Verfahren, um innovative intraoperative Assistenzsysteme zu entwickeln. In enger Zusammenarbeit mit der Abteilung für Intelligente Medizinische Systeme unter der Leitung von Professorin Lena Maier-Hein liegt der Schwerpunkt auf der hyperspektralen Bildgebung (HSI). Diese Technologie ermöglicht es, Licht in für das menschliche Auge nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen zu nutzen, um während chirurgischer Eingriffe tiefere Einblicke in die Gewebe- und Organeigenschaften zu gewinnen. Durch die Analyse von spektralen Informationen können intraoperativ wichtige Parameter wie die Gewebeoxygenierung und die Perfusion präzise dargestellt werden. Dies dient dazu, die Sicherheit und Effektivität chirurgischer Eingriffe zu erhöhen, indem es eine verbesserte Visualisierung kritischer Strukturen ermöglicht.

Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts ist die Integration von xeno-learning-Ansätzen. Dabei handelt es sich um eine innovative Methode, bei der Deep-Learning-Algorithmen an Daten unterschiedlicher Spezies trainiert werden, wie z. B. an tierischen Modellen, um deren Anwendung auf den Menschen zu optimieren. Diese Methode bietet nicht nur einen ethischen Vorteil, indem sie die Notwendigkeit für menschliche Trainingsdaten reduziert, sondern ermöglicht auch eine bessere Anpassung der Algorithmen an variierende physiologische und anatomische Bedingungen.

Ein weiteres zentrales Forschungsthema ist die Untersuchung von Harnleiterstenosen im Kontext der Entfernung der Harnblase bei Blasenkarzinomen. Hierbei wird untersucht, wie HSI-basierte Bildgebung dazu beitragen kann, die intraoperative Detektion und Prävention von Harnleiterstenosen zu verbessern. Dies umfasst unter anderem die Analyse der Gewebequalität sowie die Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen wie Indocyaningrün (ICG), um vaskuläre Strukturen und die Durchblutung besser sichtbar zu machen.

Darüber hinaus wird die hyperspektrale Bildgebung durch die Verwendung verschiedener Kontrastmittel und Farbstoffe weiterentwickelt, um spezifische Gewebeeigenschaften hervorzuheben. Ziel ist es, die diagnostischen und therapeutischen Möglichkeiten der HSI-Technologie in der Chirurgie zu erweitern. Diese augmentierten Bildgebungsverfahren könnten zukünftig nicht nur in der Urologie, sondern auch in anderen chirurgischen Disziplinen eine entscheidende Rolle spielen.

Durch die Kombination modernster technologischer Entwicklungen und klinischer Expertise verfolgt das Projekt das übergeordnete Ziel, intraoperative Entscheidungsprozesse zu verbessern und langfristig die Patientensicherheit und -ergebnisse zu optimieren.