Taktiler Miniatur-Sensor unterscheidet Gewebe während OP

Ein Forscherteam der Technischen Universität Dresden, der Stanford University und des Karlsruher Instituts für Technologie hat mit MISTac einen neuartigen taktilen Hochauflösungssensor für minimalinvasive Chirurgie entwickelt. Das Projekt wird von Professor Dr.-Ing. Roberto Calandra am LASR-Lab der TU Dresden koordiniert. Da bei laparoskopischen Eingriffen das direkte Tasten des Gewebes entfällt, fehlt Operateuren entscheidendes haptisches Feedback. MISTac schließt diese Lücke, indem es mechanische Kontaktdaten in digitale Bilder umwandelt, die anschließend von künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Der Sensor besteht aus einer weichen Elastomer-Spitze, einer Lichtquelle und einer Kamera, die über ein dünnes Glasfaserbündel verbunden sind. Trifft die Spitze auf Gewebe, verformt sie sich. Ein taktiles Abbild dieser Verformung wird durch die Fasern zur Kamera geleitet und dort optisch vergrößert. Ein wesentlicher Designvorteil liegt in der Trennung von Sensorkopf und Auswerteinheit: Statt teurer Mikrooptik kommen Standard-USB-Kameras zum Einsatz, und die Sensorspitze ist modular sowie austauschbar konstruiert, was Hygiene- und Aufbereitungsprozesse vereinfacht. Die Hardware-Spezifikationen wurden als Open-Source-Projekt auf GitHub bereitgestellt. In ersten in-vivo-Tests wurde der Sensor in einem acht Millimeter großen Trokar verbaut und an Narkoseopfern eingesetzt. Mithilfe des Systems konnten Aufnahmen von Lebergewebe, Milz und Darm gewonnen werden. Ein darauf trainiertes neuronales Netz erkannte anhand der Verformungsmuster verschiedene Gewebetypen sowie koagulierte Schnittflächen mit hoher Zuverlässigkeit. Die Ergebnisse belegen die klinische Tauglichkeit des Aufbaus sowie die Eignung der erfassten Daten für maschinelles Lernen. Derzeit arbeitet das Entwicklungsteam an der Optimierung der Software und der Wahrnehmungsfähigkeit des Systems. Ziel ist es, Algorithmen zu entwickeln, die nicht nur Gewebe klassifizieren, sondern auch versteckte Anomalien wie Tumore oder Gefäßstrukturen lokalisieren. Die Forschung verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, der von der Hardware über die taktile Datenverarbeitung bis zur realen Anwendung in der robotergestützten Chirurgie reicht. Mit MISTac wird ein grundlegender Schritt zur Integration taktiler Sinne in moderne Operationstechniken getan, was die Präzision minimalinvasiver Eingriffe nachhaltig verbessern könnte.