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Technische Universität München
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PLAFOKON

Ziel des Projekts ist die Weiterentwicklung der minimalinvasiven Operationsplattform "Single-Port Overtube" (SPOT) und deren nahtlose Einbettung in die klinischen Abläufe. Dies soll durch eine ganzheitliche Betrachtung des chirurgischen Behandlungspfads von der Zuweisung bis zur Entlassung erreicht werden.

Im Rahmen der sog. Patientencharakterisierung erhobene Patientendaten sowie ein stetig wachsendes Archiv an in der Vergangenheit durchgeführten Eingriffen dienen als Grundlage für die Planung von bevorstehenden Operationen. Auf dieser Basis können Vorhersagen bezüglich der Komplexität des Eingriffs, der voraussichtlichen OP-Dauer, des benötigten Instrumentariums etc. getroffen werden. Analog kann eine Patienten- und Eingriffs-individuelle Anpassung der SPOT-Plattform vorgenommen werden. Mithilfe von 3D-Druckverfahren wird es möglich, den gewünschten Manipulator innerhalb kürzester Zeit zu fertigen und für den operativen Einsatz bereitzustellen. Intraoperativ wird das chirurgische Team mithilfe von sog. Workflow-Erkennungs-Technologie unterstützt. Hierbei werden verfügbare Signale aus der OP-Saal-Infrastruktur - wie etwas das laparoskopische Videobild, Gerätezustände und Sensordatenströme - mithilfe von Machine Learning analysiert, um die aktuelle Situation im OP automatisiert zu erkennen. Dies bildet die Grundlage für die Ausführung von kontext-abhängigen Assistenz-Funktionen, wie etwa das Einblenden von situativen Informationen auf dem OP-Monitor oder die teilautonome Ansteuerung von Medizingeräten. Weitere Assistenzfunktionen wie die halbautonome Nachführung der endoskopischen Kamera sowie eine Kollisionsvermeidung zwischen SPOT-Plattform und Personen sind ebenfalls Teil des Konzepts. Postoperativ werden alle aufgetretenen Komplikationen und Vorkommnisse im Zuge der Entlassung des Patienten in den Abschlussbericht aufgenommen und archiviert. Dies dient wiederum als Grundlage für zukünftige Fälle. 

Ansprechpartner:
Lukas Bernhard, M.Sc.

Projektbezogene Publikationen

  • Brecht, S.; Hein, C.; Krieger, Y. S.; Lüth, T. C. (2017): Patientenindividuelle Medizinprodukte aus dem 3D-Drucker. In: Medizintechnik in Bayern.
  • Czempiel, Tobias; Paschali, Magdalini; Ostler, Daniel; Kim, Seong Tae; Busam, Benjamin; Navab, Nassir (2021): OperA: Attention-Regularized Transformers for Surgical Phase Recognition. Online verfügbar unter arxiv.org/pdf/2103.03873v1.
  • Elsherbiny, Ahmed; Koller, Sebastian; Kohn, Nils; Ostler, Daniel; Schneider, Armin; Friess, Thomas Vogel Dirk Wilhelm Helmut et al. (2000): Evaluation of Eye-Tracking vs Color-code Tracking for Robotic Camera Assistance in Minimally Invasive Surgery. In: Journal of Surgery & Clinical Practice 1 (1), S. 1–4.
  • Feussner, Hubertus; Krieger, Yannick; Wilhelm, Dirk; Brunner, Stephan; Ostler, Daniel; Meining, Alexander; Lueth, Tim (2019): Mechatronic Support System for NOTES and Monoport Surgery - A New Approach. In: Surgical technology international 34, S. 23–29.
  • Kohn, Nils; Ostler, Daniel; Koller, Sebastian; Marahrens, Nils; Samm, Nicole; Kranzfelder, Michael et al. (2018): Telephone call management in the cognitive operating room. In: [13th Russian-German Conference on Biomedical Engineering (RGC), RGC, 2018-05-23 - 2018-05-25, Aachen, Germany]. 13th Russian-German Conference on Biomedical Engineering (RGC), Aachen (Germany), 23 May 2018 - 25 May 2018. Online verfügbar unter publications.rwth-aachen.de/record/723603.
  • Koller, S.; Krieger, Y. S.; Marahrens, N.; Brecht, S. V.; Ostler, D.; Vogel, T. et al. (2018): Neues zu mechatronischen Assistenzsystemen und Telemanipulatoren. In: coloproctology 40 (2), S. 119–126. DOI: 10.1007/s00053-017-0226-4.
  • Krieger, Y. S.; Lueth, T. C. (2017): Automated Design of Manipulators for Minimally Invasive Surgery. In: DGR Days 2017 (Deutsche Gesellschaft für Robotik).
  • Krieger, Yannick S.; Kuball, Clara-Maria; Rumschoettel, Dominik; Dietz, Christian; Pfeiffer, Jonas H.; Roppenecker, Daniel B.; Lueth, Tim C. (92017): Fatigue strength of laser sintered flexure hinge structures for soft robotic applications. In: 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). Vancouver, BC, 24.09.2017 - 28.09.2017: IEEE, S. 1230–1235.
  • Krieger, Yannick S.; Ostler, Daniel; Rzepka, Korbinian; Meining, Alexander; Feussner, Hubertus; Wilhelm, Dirk; Lueth, Tim C. (2020): Evaluation of long-term stability of monolithic 3D-printed robotic manipulator structures for minimally invasive surgery. In: International journal of computer assisted radiology and surgery 15 (10), S. 1693–1697.
  • Krieger, Yannick S.; Roppenecker, Daniel B.; Kuru, Ismail; Lueth, Tim C. (2017 - 2017): Multi-arm snake-like robot. In: 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). Singapore, Singapore, 29.05.2017 - 03.06.2017: IEEE, S. 2490–2495.
  • Krieger, Yannick S.; Schiele, Simon; Detzel, Samuel; Dietz, Christian; Lueth, Tim C. (2019): Shape memory structures-automated design of monolithic soft robot structures with pre-defined end poses. In: 2019 International Conference on Robotics and Automation (ICRA). IEEE, S. 9357–9362.
  • Krieger, Yannick S.; Walter, Benjamin M.; Pfeiffer, Jonas H.; Thalhofer, Thomas; Meining, Alexander; Lueth, Tim C. (122018): Electronic Control Concept for Surgical Manipulators Generated Using an Automated Design Process. In: 2018 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO). 2018 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO). Kuala Lumpur, Malaysia, 12.12.2018 - 15.12.2018: IEEE, S. 2226–2231.
  • Krieger Y.S., Schiele S., Lueth T.C.: 3D-printed monolithic ”Shape Memory” soft robotic structures. In: Soft Robotics Journal 2019 (Vol. 6, Number 2).
  • Maier-Hein, Lena; Vedula, Swaroop S.; Speidel, Stefanie; Navab, Nassir; Kikinis, Ron; Park, Adrian et al. (2017): Surgical data science for next-generation interventions. In: Nature Biomedical Engineering 1 (9), S. 691–696. DOI: 10.1038/s41551-017-0132-7.
  • Miehle, Juliana; Ostler, Daniel; Gerstenlauer, Nadine; Minker, Wolfgang (2017): The next step: intelligent digital assistance for clinical operating rooms. In: Innovative Surgical Sciences 2 (3), S. 159–161. DOI: 10.1515/iss-2017-0034.
  • Okur, Asli; Stauder, Ralf; Feussner, Hubertus; Navab, Nassir (2017): Quantitative Characterization of Components of Computer Assisted Interventions. Online verfügbar unter arxiv.org/pdf/1702.00582v1.
  • Ostler, D.; Krieger, Y.; Lueth, T. C.; Wilhelm, D. (2019): Neue Werkzeuge für die Monoport-Laparoskopie und NOTES. In: Chirurgische Allgemeine Zeitung (CHAZ) (6. Heft).
  • Ostler, Daniel; Wilhelm, Dirk; Bernhard, Lukas; Fuchtmann, Jonas; Kranzfelder, Michael; Vogel, Thomas; Feussner, Hubertus (2020): Machine Learning in the OR: A Collaborative Environment for Surgical Interventions in Visceral Medicine. In: Surgical technology international 37, S. 16–21.
  • Schmid, Quirin T.; Hein, Christina M.; Kleine, Kyra; Struebig, Konstantin; Krieger, Yannick S.; Lueth, Tim C. (2019): Towards a digital process chain for the automated manufacturing of pediatric orthoses. In: Transactions on Additive Manufacturing Meets Medicine 1 (1).
  • Stauder, Ralf; Kayis, Ergün; Navab, Nassir (2017): Learning-based Surgical Workflow Detection from Intra-Operative Signals. Online verfügbar unter arxiv.org/pdf/1706.00587v1.
  • Stauder, Ralf; Ostler, Daniel; Kranzfelder, Michael; Koller, Sebastian; Feußner, Hubertus; Navab, Nassir (2016): The TUM LapChole dataset for the M2CAI 2016 workflow challenge. Online verfügbar unter arxiv.org/pdf/1610.09278v2.
  • Stauder, Ralf; Ostler, Daniel; Vogel, Thomas; Wilhelm, Dirk; Koller, Sebastian; Kranzfelder, Michael; Navab, Nassir (2017): Surgical data processing for smart intraoperative assistance systems. In: Innovative Surgical Sciences 2 (3), S. 145–152. DOI: 10.1515/iss-2017-0035.
  • Walter, B.; Krieger, Y.; Lueth, T. C.; Feussner, H.; Meining, A. (2019): Improved bi-manual endoscopic resection using a customizable manipulator system de-signed as an overtube for standard endoscopes. In: United European Gastroenterology (UEGW).
  • Walter, Benjamin; Schmidbaur, Simone; Krieger, Yannick; Meining, Alexander (2019): Improved endoscopic resection of large flat lesions and early cancers using an external additional working channel (AWC): a case series. In: Endoscopy International Open 7 (2), E298.
  • Walter B., Krieger Y.S., Wilhelm D., Feussner H., Lueth T.C., Meining A. (2021): Evaluation of improved bi-manual endoscopic resection using a customizable 3D-printed manipulator system designed for use with standard endoscopes: a feasibility study using a porcine ex-vivo model. In: Endoscopy International Open (09).
  • Zizer, Eugen; Roppenecker, Daniel; Helmes, Felix; Hafner, Sebastian; Krieger, Yannick; Lüth, Tim; Meining, Alexander (2016): A new 3D-printed overtube system for endoscopic submucosal dissection: first results of a randomized study in a porcine model. In: Endoscopy 48 (08), S. 762–765.

Projektbezogene Vorträge

  • 01.10.2016, CURAC/Bern: Plattformkonzept für mikroinvasive viszeralmedizinische Eingriffe (B. Walter, A. Meining, T. Lüth)
  • 01.10.2016, CURAC/Bern: Workflowintegration einer OP-Plattform (N. Navab, R. Stauder)
  • 21.03.2017: Chirurgenkongress/München: Flexible endoskopische Plattformen (A. Meining)
  • 07.04.2017: DGE-BV/Berlin: Individualisierte endoluminale Endoskopie: Eine neue Plattform für die Monoport- und endoskopische Intervention (B. Walter, Y. Krieger)
  • 07.04.2017: DGE-BV/Berlin: Integration eines mechatronischen Assistenzsystems in den kognitiven OP (R. Stauder)
  • 06.10.2017: CURAC/Hannover: Skalierbare Operationsplattform für die Viszeralmedizin (Y. Krieger, B. Walter, S. Koller, A. Meining, T. Lüth)
  • 06.10.2017: CURAC/Hannover: Sichere Mensch-Roboter Interaktion in intraoperativen Stresssituationen (R. Stauder, T. Vogel, D. Ostler, N. Navab, S. Koller, H. Feußner)
  • 17.03.2018: DGE-BV/München: Mensch-Roboter-Interaktion unter besonderer Berücksichtigung von intraoperativen Sondersituationen (R. Stauder)
  • 17.03.2018: DGE-BV/München: „Lernende“ mechatronische Assistenzsysteme (N. Marahrens)
  • 17.03.2018: DGE-BV/München: Die SPOT-Plattform für die individualisierte viszeralmedizinische Intervention (Y. Krieger, B. Walter)
  • 17.03.2018: DGE-BV/München: Einsatzszenarien und erste Erfahrungen mit SPOT – aus gastroenterologischer Sicht (A. Meining)
  • 17.03.2018: DGE-BV/München: Einsatzszenarien und erste Erfahrungen mit SPOT – aus chirurgischer Sicht (D. Wilhelm)
  • 30.03.2019: DGE-BV/Stuttgart: Anforderung an flexible Plattformen für endoskopische Interventionen in schwer zugänglichen Abschnitten (proximaler Magen, Coecum) (A. Meining)
  • 30.03.2019: DGE-BV/Stuttgart: Konstruktive Umsetzung der klinischen Anforderungen (Y. Krieger)
  • 30.03.2019: DGE-BV/Stuttgart: Teilautonome OP-Dokumentation: Der automatische OP-Bericht (T. Vogel)
  • 30.03.2019: DGE-BV/Stuttgart: Telefonmanagement: Ein workflowadaptiertes Supportsystem im OP (N. Samm)
  • 30.03.2019: DGE-BV/Stuttgart: Von PLAFOKON inspiriert: „Surgineering“ (D. Wilhelm)
  • 19.09.2020: CURAC/Hamburg: Technische Module: PLAFOKON (L. Bernhard)
  • 19.09.2020: CURAC/Hamburg: TeCNO: Surgical Phase Recognition with Multi-Stage Temporal Convolutional Networks (T. Czempiel)

 

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