FAROS – Multisensorische Robotik
Das «FAROS»-Projekt bedeutet eine Trendwende in der konventionellen Robotik: Die Navigationssysteme der Operationsroboter werden mit Ultraschall- und Hyperspektralkameras sowie mit auditiven und haptischen Sensoren ausgestattet. Dies ermöglicht Robotern ein autonomes Verhalten mit physischer und kognitiver Intelligenz. FAROS steht für Functionally Accurate RObotic Surgery.
FAROS-Konsortium
Universitätsklinik Balgrist und Universität Zürich
- Philipp Fürnstahl
Professor für Orthopädische Forschung - Mazda Farshad
Medizinischer Direktor und Ordinarius für Orthopädie - Reto Sutter
Professor und Chefarzt für Radiologie
KU Leuven Belgien
- Emmanuel Vander Poorten
Professor for Surgical Robotics, Haptic Interfacing, Medical Devices, Surgical Training
King’s College London,
England
- Tom Vercauteren
Professor of Interventional Image Computing
Sorbonne University,
Frankreich
- Guillaume Morel
Professor of Robotics and Control
Chirurgen nutzen alle ihre Sinne, um schwierige Operationen zu meistern. Bei schlechter Sicht auf die Anatomie ertasten Chirurgen die anatomischen Gegebenheiten, oder sie achten auf akustische Signale, um festzustellen, wann sie mit dem Bohren aufhören müssen. Wer würde also seinen Körper einem Chirurgen anvertrauen, der sich allein auf sein Sehvermögen verlässt und alle anderen Sinneswahrnehmungen ignoriert? Aber genau darauf sind die heutzutage eingesetzten, halbautonomen Operationsroboter ausgelegt. Ähnlich wie ein Autopilot folgen diese Roboter einem vordefinierten Pfad, der ausschliesslich auf der medizinischen Bildgebung basiert. Wenn es aber schwierig wird, fehlt den Systemen die nicht-visuelle Sinneswahrnehmung, und der menschliche Experte muss übernehmen.
Jetzt die nächste Generation Operationsroboter entwickeln
Eine internationale Forschungskooperation hat sich nun zum Ziel gesetzt, chirurgische Roboter zu entwickeln, die ein breites Spektrum an sensorischen Wahrnehmungen nutzen, um komplexe chirurgische Aufgaben autonom zu bewältigen. Zu diesem Zweck werden diese Roboter mit sensorischen Fähigkeiten ausgestattet, die mit denen des Menschen vergleichbar sind oder diese sogar übertreffen. Die Roboter lernen das Gewebe zu scannen, sie tasten, hören, fühlen, interpretieren und handeln. Das Ziel ist es, letztendlich eine herausragende «funktionelle» Genauigkeit zu erreichen.
FAROS ermöglicht ein autonomes Verhalten der Operationsroboter nahe am menschlichen Vorbild
Das internationale Forschungsprojekt umfasst die folgenden Schwerpunkte: nicht-visuelle Sensoren, die die chirurgischen Schritte vielschichtig abbilden; Modelle zur Abbildung der funktionellen Ziele, die Signale mit chirurgischen Parametern und Steuerelementen in Beziehung setzen; sowie die autonome Durchführung von chirurgischen Schritten mit maximaler funktionaler Genauigkeit. Dieser neue Ansatz soll an komplexen Wirbelsäuleneingriffen vorgestellt und validiert werden.
FAROS ist ein Zusammenschluss von vier Universitäten
Die KU Leuven in Belgien, die das Projekt koordiniert und den Arbeitsbereich der nicht-visuellen Sensorik federführend vorantreibt; die Universität Sorbonne in Frankreich, die führende Aufgaben im Bereich Robotik wahrnimmt; das King's College London in England, das die Entwicklung der künstlichen Intelligenz leitet; und die Universitätsklinik Balgrist der Universität Zürich, die klinische, experimentelle und interdisziplinäre Aufgaben übernimmt und als Bindeglied zwischen den Bereichen Robotik, Informatik und klinische Forschung fungiert.
EU-Horizon 2020
Dieses Projekt wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Fördervereinbarung Nr. 101016985 gefördert. «FAROS» startete am 1. Januar 2021 und ist auf eine Dauer von drei Jahren ausgelegt. Mit Fördermitteln in Höhe von fast 80 Mrd. € und einer Laufzeit von sieben Jahren ist Horizont 2020 das grösste Forschungs- und Innovationsprogramm der EU.