Wenn von Robotern im Operationssaal die Rede ist, denken viele an eine Maschine, die selbstständig das Skalpell führt. Dieses Bild ist falsch, und das lässt sich nicht früh genug klarstellen. KI in der Medizintechnik bezeichnet heute intelligente Assistenzsysteme, die Chirurg:innen unterstützen, entlasten und präziser arbeiten lassen, ohne ihnen die Entscheidungsverantwortung abzunehmen.
Als konkretes Beispiel dient das Projekt SURREAL, eine laufende Forschungsinitiative am Fraunhofer IMTE, die zeigt, wie Robotik und KI in der Praxis zusammenwachsen.
Grundbegriffe: Was bedeuten KI, Cobot und Assistenzsystem im OP?
Drei Begriffe tauchen in diesem Feld besonders häufig auf, und alle drei werden regelmäßig missverstanden.
KI in der Medizintechnik bezeichnet Algorithmen, die aus Daten lernen und daraus Schlussfolgerungen ziehen, etwa Strukturen in einem Ultraschallbild erkennen oder den nächsten Schritt eines Eingriffs vorhersagen. Eigenständige klinische Entscheidungen trifft die KI dabei nicht.
Cobot steht für kollaborativer Roboter. Im Unterschied zu klassischen Industrierobotern, die hinter Schutzgittern arbeiten, sind Cobots darauf ausgelegt, sicher neben Menschen zu agieren. Im OP hält ein Cobot beispielsweise ein Ultraschallgerät ruhig, während die/die Ärzt:in die Nadel führt. Eine brauchbare Analogie ist der Spurhalteassistent im Auto: Das Fahrzeug korrigiert, aber der Mensch lenkt.
Assistenzsystem ist der Oberbegriff. Es kombiniert Sensorik, KI und oft einen Roboterarm zu einem System, das klinisches Personal aktiv unterstützt, ohne autonom zu handeln.
Was leisten KI-gestützte Assistenzsysteme konkret?
Vier Aufgabenfelder sind heute besonders relevant, auch wenn die Grenzen zwischen ihnen in der Praxis fließend sind.
Bei der bildgeführten Navigation analysiert KI in Echtzeit Ultraschall- oder MRT-Bilder und hilft, Instrumente präzise zu positionieren. Für Patient:innen bedeutet das weniger Gewebeschäden und kürzere Eingriffe. Bewegungsstabilisierung löst ein anderes Problem: Ein Cobot gleicht feine Zitterbewegungen aus oder hält ein Bildgebungsgerät über längere Zeit exakt in Position, ohne zu ermüden, was klinisches Personal erheblich entlastet. Beim OP-Workflow-Tracking erkennt KI, in welcher Phase sich ein Eingriff befindet, und bereitet das Team auf den nächsten Schritt vor. Systeme, die den Ablauf eines Eingriffs mitverfolgen, können zudem Protokolle teilautomatisch erstellen. Das spart Zeit und reduziert Fehler.
Praxisbeispiel aus der Forschung: Das Projekt SURREAL
SURREAL ist eine robotik- und KI-basierte Assistenzplattform für ultraschallgeführte Leberinterventionen, entwickelt am Fraunhofer IMTE. Das Projekt verfolgt drei klar definierte Ziele: Strahlenexposition reduzieren, klinische Fachkräfte entlasten und Behandlungsabläufe verbessern.
Eine Leberintervention, etwa eine Biopsie oder die Ablation eines Tumors, erfordert präzise Bildführung. Klassisch geschieht das unter Röntgen oder CT, was ionisierende Strahlung bedeutet: für Patient:innen und für das OP-Team. Ultraschallführung ist strahlungsfrei, aber technisch anspruchsvoller. Die Bildqualität ist schwieriger zu interpretieren, und das Gerät muss manuell gehalten werden.
Genau hier greift SURREAL. Ein Cobot übernimmt das stabile Halten der Ultraschallsonde, während KI-Algorithmen die Bildinterpretation unterstützen und die Nadelführung assistieren. Das Ergebnis: weniger Strahlenbelastung, weniger körperliche Belastung für das Personal und eine reproduzierbarere Durchführung des Eingriffs.
OP-Workflow-Tracking: Die mitdenkende Checkliste
OP-Workflow-Tracking ist konzeptionell einfach zu verstehen. Stellen Sie sich eine Checkliste vor, die nicht von einer Person abgehakt wird, sondern die ein KI-System automatisch mitverfolgt, weil es erkennt, was gerade im OP passiert.
Konkret analysiert KI Videodaten, Sensordaten oder Instrumentenbewegungen und ordnet sie einer Phase des Eingriffs zu. Sie kann antizipieren, welches Instrument als nächstes gebraucht wird, und das Team entsprechend vorbereiten. In einer Assistenzplattform wie SURREAL trägt dieses Tracking dazu bei, den gesamten Ablauf sicherer und effizienter zu gestalten, weil das System nicht reaktiv, sondern vorausschauend arbeitet.
Wie entsteht so eine Technologie?
Bevor ein System wie SURREAL in den klinischen Einsatz kommt, durchläuft es eine lange Entwicklungs- und Validierungsphase in einer OP-Roboter-Forschungsumgebung. Realitätsnahe Testszenarien, Simulationen und schrittweise klinische Erprobung sind notwendig, um Sicherheit und Wirksamkeit nachzuweisen.
Das Fraunhofer IMTE übernimmt dabei die Rolle des Bindeglieds zwischen früher Forschungsidee und einer Lösung, die Industriekund:innen tatsächlich einsetzen können. Das umfasst technische Entwicklung, Systemintegration, Validierung und die Anpassung von Trainingsabläufen an reale klinische Bedingungen. Diese Kombination aus wissenschaftlicher Tiefe und Anwendungsorientierung unterscheidet angewandte Forschung von reiner Grundlagenforschung.
Grenzen, Sicherheit und Verantwortung
KI-Assistenzsysteme können heute keine eigenständigen klinischen Entscheidungen treffen. Sie können falsch liegen, insbesondere wenn Eingangsdaten wie Bilder oder Sensordaten von schlechter Qualität sind. Der Mensch bleibt in der Verantwortung.
Hinzu kommen regulatorische Anforderungen. Medizinprodukte, die KI enthalten, unterliegen in der EU der Medizinprodukteverordnung (MDR 2017/745) sowie, sobald sie als Hochrisiko-KI eingestuft werden, dem EU AI Act (Verordnung (EU) 2024/1689). Datenschutz, Transparenz der Algorithmen und klinische Evidenz sind keine nachgelagerten Themen, sondern integraler Bestandteil der Entwicklung. Das Fraunhofer IMTE berücksichtigt diese Anforderungen bereits in frühen Projektphasen, unter anderem durch eigene Kompetenz in Regulatory und Clinical Affairs, einschließlich aktiver Mitarbeit in Normungsgremien bei DIN, CEN, ISO und IEC.
Ausblick: Der OP der Zukunft
Die Richtung ist erkennbar: mehr Entlastung für klinisches Personal, weniger belastende Eingriffe für Patient:innen, präzisere und reproduzierbarere Behandlungen. SURREAL ist ein Beispiel dafür, wie heutige Forschung diesen Weg konkret beschreitet.
Wer verstehen möchte, wie aus solchen Forschungsprojekten marktreife Produkte entstehen, findet in der Auftragsforschung Medizintechnik beim Fraunhofer IMTE einen Einblick in die gesamte Entwicklungskette, von der ersten technischen Idee bis zur regulatorisch abgesicherten Anwendung.
Kontakt
Für Rückfragen und Projekteinstiege steht das Fraunhofer IMTE unter https://www.imte.fraunhofer.de/de/kontakt.html zur Verfügung.
