Digitale Zwillinge machen Wirbelsäulenoperationen sicherer

Im Verbundprojekt IntelliSpine-Recon entwickeln Forschende eine virtuelle Trainingsumgebung für komplexe Tumoroperationen an der Wirbelsäule
Digitale Wirbelsäulenzwilling mit Knochen, Tumor, Nerven und Blutgefäßen Pavlina Lenga, Universität Heidelberg
Transluzente, segmentierte 3D-Strukturen von Wirbelsäule und Tumor unterstützen die virtuelle Planung komplexer Operationen.

Tumoroperationen an der Wirbelsäule sind komplex und mit erheblichen Risiken verbunden. Um die Planung solcher Eingriffe zu verbessern, beteiligt sich das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) am Forschungsverbund IntelliSpine-Recon. Das von der Universität Heidelberg koordinierte Projekt entwickelt einen Prototyp für eine Assistenzplattform, die Chirurginnen und Chirurgen mithilfe eines digitalen Zwillings bei der Vorbereitung von Wirbelsäulenoperationen unterstützt und Risiken reduzieren soll.

Haptisches Feedback für die OP-Planung

Der digitale Wirbelsäulenzwilling basiert auf medizinischen Bilddaten der Patientin oder des Patienten, Laborbefunden und Informationen zum Krankheitsverlauf. Das KI-gestützte Modell bildet Knochen, Tumor, Nerven und Blutgefäße ab und markiert besonders empfindliche Bereiche. Chirurginnen und Chirurgen können daran verschiedene Operationsszenarien erproben und sichere Zugangswege zum Tumor identifizieren. Zur Trainingsumgebung gehört auch haptisches Feedback: Nähert sich ein virtuelles Instrument kritischen Strukturen wie Rückenmark, Nerven oder Blutgefäßen, werden Widerstände spürbar. So lassen sich potenzielle Risiken bereits vor dem Eingriff erkennen und trainieren. 

„Alles, was die Chirurginnen und Chirurgen an den digitalen Werkzeugen lernen, fließt direkt in die Weiterentwicklung, um reale Eingriffe sicherer und möglichst komplikationsfrei durchführen zu können. Dadurch entsteht ein geschlossener Lernkreislauf“, erklärt Dr. Balint Varga, dessen Forschungsgruppe am Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme des KIT Komponenten für die virtuelle OP-Simulation und das haptische Feedback entwickelt. Neben Simulationsdaten nehmen die Forschenden auch klinische Verläufe von Wirbelsäulentumoren sowie Ergebnisse von Befragungen von Patientinnen und Patienten in die Entwicklung mit auf. 

Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert das Projekt mit insgesamt rund 1,6 Millionen Euro.

lkr, 11.11.2026