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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, Schweiz
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

FAROS-Website

FAROS-Leaflet
 

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.

 

Team

Philipp Fürnstahl
Professor für Orthopedic Computer Science, Universität Zürich
Prof. Dr. Philipp Fürnstahl
Mazda Farshad
Professor für Orthopädie, Universität Zürich
Prof. Dr. med. Mazda Farshad
Reto Sutter
Professor für Radiologie
Prof. Dr. med. Reto Sutter