Automation in der HNO-Chirurgie

Zusammenfassung

Weiterentwicklungen in der Chirurgie finden heutzutage zu einem wesentlichen Teil auf der Grundlage von technischem Fortschritt statt. Diese Entwicklungen erlauben eine Verlagerung von der rein manuellen zu einer assistierten Tätigkeit des Chirurgen (Automation). Automation definiert ein System, das eine Funktion ganz oder teilweise erfüllt, die zuvor ganz oder teilweise durch den Benutzer geleistet wurde. Die Einteilung chirurgischer Assistenzsysteme nach der Anwendung (Planung, Simulation, intraope-rative Navigation und Visualisierung) oder technischen Konfiguration des Systems (Manipulator, Roboter) eignet sich nicht für eine Beschreibung der Interaktion zwischen Anwender (Chirurg) und System. Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, eine Klassifikation für den Grad der Automation chirurgischer Eingriffe zu erstellen und an Beispielen zu erläutern. Die vorgestellte Klassifikation orientiert sich an Vorarbeiten aus der Ergonomie. Als Voraussetzung für eine Automation eines chirurgischen Eingriffs gilt, dass eine Übernahme einer Aufgabe, die bisher dem Chirurgen allein zugeordnet war, durch das Assistenzsystem erfolgt. Für beide Bezugsobjekte (Mensch und Maschine) kommt der Zustand passiv oder aktiv in Betracht. Zudem kann danach klassifiziert werden, welche Funktionen bei einer gewählten Funktionsteilung dabei vom Menschen bzw. dem Assistenzsystem übernommen werden. Unterschieden werden dabei drei Funktionsbereiche, die als „Informationsakquisition und -analyse”, „Entscheidungsfindung und Handlungsplanung” sowie „Ausführung der chirurgischen Handlung” bezeichnet werden. Daraus resultiert eine Klassifikation präoperativer und intraoperativer Assistenzsysteme in sechs Kategorien, die unterschiedliche Automationsgrade repräsentieren. Das Klassifikationsschema wird anhand von Beispielen chirurgischer Assistenzsysteme aus verschiedenen Bereichen erläutert und illustriert.

Abstract

Surgical assistance systems permit a misalignment from the purely manual to an assisted activity of the surgeon (automation). Automation defines a system, that partly or totally fulfils function, those was carried out before totally or partly by the user. The organization of surgical assistance systems following application (planning, simulation, intraoperative navigation and visualization) or technical configuration of the system (manipulator, robot) is not suitable for a description of the interaction between user (surgeon) and the system. The available work has the goal of providing a classification for the degree of the automation of surgical interventions and describing by examples.

The presented classification orients itself at pre-working from the Human-Factors-Sciences. As a condition for an automation of a surgical intervention applies that an assumption of a task, which was alone assigned so far to the surgeon takes place via the system. For both reference objects (humans and machine) the condition passively or actively comes into consideration. Besides can be classified according to which functions are taken over during a selected function division by humans and/or the surgical assistance system. Three functional areas were differentiated: „information acquisition and -analysis”, „decision making and action planning” as well as „execution of the surgical action”. From this results a classification of pre- and intraoperative surgical assist systems in six categories, which represent different automation degrees. The classification pattern is described and illustrated on the basis of surgical of examples.

Schlüsselwörter

Automation - Navigation - Robotik - Mechatronik - Klassifikation

Key words

automation - navigation - robotic - mechatronics - classification

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1 Um eine Übereinstimmung mit der Literatur zu ermöglichen wird das chirurgische Assistenzsystem als Maschine bezeichnet.

2 Dieser Abschnitt dient der Erläuterung der Einordnung in die Klassifikation der Automation. Die gewählten Beispiele sind exemplarisch für einige Entwicklungen in der Chirurgie und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Eine exemplarische Übersicht über aktuelle Entwicklungen der Assistenzsysteme wird z. B. in [15] gegeben.

3 Vorgabe einer Achse mit Orientierung in x- und y-Ausrichtung, optional mit Definition der z-Ausrichtung z. B. für Biopsien in tiefen Hirnarealen.