Bereits 2017 startete BHS Technologies mit dem weltweit ersten RoboticScope, einem kopfgesteuerten 3D-Roboter-Mikroskop, um Mikrochirurg:innen ein Instrument an die Hand zu geben, das ihre Sinne erweitert und es Chirurg:innen ermöglicht, in ihrer besten ergonomischen Position zu operieren und ihnen eine flexible Arbeitsumgebung zu schaffen.
Während des Entwicklungsprozesses sammelten HYVEs Designer:innen durch intensives Technologie-Scouting umfangreiche Erfahrungen hinsichtlich der technischen Anforderungen und Umsetzungsmöglichkeiten sowie der Anwendbarkeit und des Einsatzes bei verschiedenen Operationen, zum Beispiel im Bereich der HNO-, plastischen und neurologischen Chirurgie. Diese Erfahrungen und der damalige Entwicklungsstand sowie eine Vielzahl weiterer Recherchen bildeten die Grundlage für die gezielte Entwicklung des Industriedesigns sowie die Konzeption und Umsetzung einer chirurgiegerechten Benutzeroberfläche und der Mensch-Maschine-Schnittstelle.
BHS Technologies entwickelt Roboter-Mikroskop-Serie – ein Push für die chirurgische Digitalisierung
Die Chirurgie setzt Digitalisierung seit jeher stark ein und um. Die Frage lautete also nicht: wie können bestehende digitale Lösungen implementiert werden, sondern: Was ist der nächste Schritt zur Neugestaltung dieses wichtigen Bereichs? Die Antwort liegt in einer einfachen, flexiblen und effektiven Lösung, die den sich entwickelnden Bedürfnissen von Chirurg:innen und Patient:innen gleichermaßen gerecht wird.
Bei der Bewältigung dieser Herausforderung unterstützte HYVE BHS Technologies während des gesamten Prozesses. Wir begannen mit einem UX-Workshop rund um das Head-Mounted Display. Von den ersten Phasen, in denen die Design-Vision konzipiert wurde, bis hin zum anschließenden Konzeptnachweis ebnete das Know-how von HYVE BHS Technologies den Weg zur Entwicklung einer Spitzentechnologie.
Das Ergebnis ist ein bahnbrechender Sprung in der chirurgischen Digitalisierung bei dem Präzision auf Praktikabilität trifft.
BHS Technologies Head-Mounted Display – Intuitive Exzellenz schaffen
Die Definition der idealen Eigenschaften eines Head-Mounted-Displays im medizinischen Bereich wirft eine Reihe sehr spezifischer Fragen auf. Wie sollte es aussehen, und wie kann es intuitiv genutzt werden, um die medizinische Praxis zu verbessern?
Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert eine ganzheitliche und gemeinschaftliche Anstrengung. Wir haben eine langfristige Design-Kooperation ins Leben gerufen, in die das kollektive Fachwissen von Ingenieur:innen, Produktmanagement und Chirurg:innen einfließt. Dieser multidisziplinäre Ansatz stellt sicher, dass das Head-Mounted Display nicht nur die technischen Anforderungen erfüllt, sondern sich auch nahtlos in die intuitiven Bedürfnisse des medizinischen Personals einfügt.
Die primäre Steuerungsschnittstelle des RoboticScope ist das Head-Mounted Display (HMD). Das HMD wird direkt vor den Augen der Chirurg:innen positioniert und verfügt über zwei digitale Mikrodisplays, die eine Echtzeit-Darstellung des Operationsgebiets in 3D bieten. Das HMD dient als zentrale Schaltstelle für die Steuerung des Roboters, der Kamera und verschiedener anderer Kernfunktionen des RoboticScope und gewährleistet eine nahtlose Steuerung und Visualisierung während des Eingriffs.
Das RoboticScope unterscheidet sich von herkömmlichen Operationsmikroskopen durch die innovative Gestensteuerung des Kopfes. Diese Funktion ermöglicht es Chirurg:innen, alle Aspekte des RoboticScope durch natürliche Kopfbewegungen zu steuern. Ob Neigen, Drehen oder Verschieben des Kopfes in verschiedene Richtungen, Chirurg:innen können Einstellungen und Funktionen mühelos mit intuitiven Gesten anpassen. Mit diesem intuitiven Steuerungssystem können sie mühelos durch die Benutzeroberfläche navigieren, den Betrieb des RoboticScope überwachen und die Richtung und Geschwindigkeit der Bewegungen bestimmen.
BHS Technologies digitaler Zwilling für die Ausbildung (laufendes Forschungsprojekt) – Ein kosteneffizienter Simulationsansatz
Die aktuelle Herausforderung besteht darin, den Chirurg:innen die Möglichkeit zu geben, das RoboticScope zu trainieren und sich mit ihm vertraut zu machen, bevor sie es im OP einsetzen. Die Frage ist, wie dieses Ziel erreicht und gleichzeitig die Effektivität des Schulungsprozesses sichergestellt werden kann.
Als Antwort auf diese Herausforderung wurde in einem gemeinsamen, öffentlich finanzierten Forschungsprojekt mit BHS Technologies eine perfekte Lösung entwickelt. Dieser innovative Ansatz umfasst die Simulation der Roboterkinematik, der Optik und der Benutzerschnittstelle. Ein zentraler Aspekt dieses Ansatzes ist die Entwicklung einer Schulungsanwendung, die virtuelle Räume und Gamification nutzt, um das gesamte Schulungserlebnis zu verbessern.
HYVE entwickelte einen digitalen Zwilling, einen digital twin, der die Ausbildung erleichtert, um sich mit dem RoboticScope und seiner Benutzeroberfläche vertraut zu machen, und der mehrere Vorteile bietet:
- Leichte Einführung: BHS Technologies kann sein Produkt mühelos bei neuen Kund:innen einführen, ohne die logistischen Herausforderungen des Transports und der Aufstellung des physischen Roboters.
- Ununterbrochene Schulung für Ärzt:innen: Chirurg:innen können sich weiterbilden, ohne dass der Zugang zu dem physischen Gerät behindert wird.
- Frühzeitige Ausbildung für Studierenden: Student:innen können frühzeitig mit ihrer Ausbildung beginnen.
- Schulungsflexibilität für Chirurg:innen: Operateur:innen haben die Möglichkeit, die Schulung zu wiederholen, wenn sie auf Hindernisse mit dem Gerät stoßen.
Der digitale Zwilling verwendet für die Schulung ein authentisches Headset von BHS Technologies und ahmt das Verhalten des tatsächlichen Geräts in der virtuellen Umgebung nach. Die Schulung konzentriert sich in erster Linie auf die Steuerung des Roboter-Scope-Arms.
Gemäß den Schulungsprinzipien von BHS Technologies umfasst das Programm sowohl das „Haupttraining“ (Kernfunktionen der Gerätebedienung) als auch das „Sekundärtraining“ (Sekundärfunktionen und Lebensqualität). Serious-Game-Prinzipien gestalten das Training unterhaltsam und erleichtern das Einprägen. Die virtuelle Umgebung, die auf der Realität basiert, aber stark abstrahiert ist, trägt zu einer spielerischen Lernerfahrung bei.
HYVE war federführend bei der Entwicklung eines umfassenden Softwarepakets, das nahtlos mit dem originalen Head-Mounted-Display und einem Fußpedal zusammenarbeitet und so das Erlebnis eines Robotermikroskops effektiv simuliert. Bei diesem Softwarepaket handelt es sich nicht um eine bloße Nachbildung, sondern um eine durchdachte Anwendung, die die gesamte Benutzererfahrung umfasst.
Jeder Aspekt, vom Hardwarepaket bis zum Leveldesign, wurde sorgfältig ausgearbeitet, um eine realistische und eindringliche Trainingsumgebung zu schaffen. Die Anwendung geht über die Funktionalität hinaus, indem sie den Trainingsfortschritt anhand verschiedener Parameter verfolgt. Die Wirksamkeit des Simulators wird durch Universitätsstudien validiert, die ihn mit der Ausbildung am tatsächlichen Produkt vergleichen, um greifbare Vorteile zu gewährleisten. Folglich erweist sich dieser Simulator als unschätzbares Werkzeug für die chirurgische Ausbildung, das den Einsatz von vor-Ort Robotergeräten überflüssig macht.
