Mit einem neuartigen Ansatz können chirurgische Eingriffe im Bauchraum auch ohne Schnitte in der Bauchdecke durchgeführt werden. Dazu wird der Zugang über natürliche Körperöffnungen mit einem anschließenden Schnitt in Magen, Darm, Vagina oder Blase gewählt. Von diesem Verfahren mit der Bezeichnung "Natural Orifice Translumenal Endoscopic Surgery" (NOTES) werden erhebliche Vorteile für die Patienten erwartet. Neben einer Reduktion von Schmerzen und Traumata sollen auch Kollateralschäden vermindert werden. Zudem sollen schnellere Genesung und bessere kosmetische Ergebnisse erreicht werden. Insbesondere die Einschränkungen bei der Behandlung von adipösen Patienten, Verbrennungsopfern und Kindern lassen sich mit NOTES lösen. Einige Hürden, die für die klinische Anwendbarkeit in der flexiblen intra-abdominalen Endoskopie identifiziert wurden, können durch computergestützte chirurgische Systeme gelöst werden.Ein Ansatz dieser Arbeit ist es, 3-D-Informationen direkt über das Endoskop mit einem hybriden Bildgebungs-System zu erhalten. Parallel zur CCD-Kamera ist ein Time-of-Flight (TOF) System integriert. TOF-Kameras beleuchten den betrachteten Bereich kontinuierlich mit einem optischen Referenzsignal mit Intensitätsmodulation. Für jeden ToF-Pixel wird ein Entfernungswert in Abhängigkeit zur Modulations-Phasenverschiebung der reflektierten optischen Welle und des elektrischen Referenzsignals berechnet. Um die hohe optische Dämpfung von endoskopischen Systemen auszugleichen, wurde eine wesentlich effizientere Beleuchtungseinheit mit einer Laserdiode entwickelt. Die 3-D Tiefeninformation, die über das "MuSToF-Endoskop" ermittelt werden, können anschließend mit präoperativ akquirierten 3-D-Volumen-Daten aus CT- oder MR-Modalitäten registriert werden. Diese erweiterten 3-D-Volumen-Daten können dann verwendet werden, um zum transgastrischen, transkolonischen, transvaginalen, transurethralen oder transvesikalen Zugang zu navigieren und darüber den Bauchraum zu eröffnen. Darüber hinaus können derart gewonnene endoskopische Tiefendaten eingesetzt werden, um eine bessere Orientierung im Bauchraum zu gewährleisten. Zudem lassen sich damit intraoperative Kollisionen vermeiden und ein optimiertes Sichtfeld mit der Möglichkeit zur Betrachtung außerhalb der optischen Achse bieten.Ein weiteres noch ungelöstes Problem stellt die Bereitstellung eines stabilisierten Horizonts im Videobild flexibler Endoskope dar. Dies betrifft insbesondere den Bereich der Chirurgie mittels flexibler Endoskope (insbesondere NOTES). Somit trägt diese Arbeit mit dem "ENDOrientation"-Ansatz zur automatischen Rektifizierung der Bildausrichtung in bedeutender Weise dazu bei, die klinische Etablierung von NOTES zu fördern. Es basiert auf einem winzigen MEMS-basierten triaxialen Inertialsensor, der auf der distalen Spitze eines Endoskops angebracht wird. Durch die Erfassung des Schwerkraft-Einflusses auf jede der drei orthogonalen Achsen und einer nachgeschalteten intelligenten Filterung kann der Drehwinkel aus diesen drei Beschleunigungswerten ermittelt werden. Mithilfe dieses Ergebnisses können die endoskopischen Bilder über Methoden der Bildverarbeitung automatisch und in Echtzeit rektifiziert werden. Verbesserungen und Vorteile sind im Tierversuch evaluiert worden: Die Koordinierung der verschiedenen Instrumente und die Beurteilung von Gewebeverhalten in Bezug auf Deformation und Bewegung durch Schwerkraft wurde mit einem stabilisierten Horizont der endoskopischen Bilder als wesentlich intuitiver bewertet.Weitere 3-D-Daten oder ein stabiler Horizont werden keine zwingende Voraussetzung für die Durchführung von NOTES sein. Aber sie werden hilfreich sein beim Einsatz chirurgischer Robotik und zur Unterstützung für Chirurgen, die noch keine Experten auf dem Gebiet der flexiblen Endoskopie sind. Da die meisten Gastroenterologen und Chirurgen nach wie vor nicht absolut mit NOTES vertraut sind, werden sie von neuen Technologien profitieren und sie aufgeschlossen annehmen.