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Computergestützte Operationstechniken und Werkzeuge sind im OP immer mehr auf dem Vormarsch - vor allem bei hochgenauen und minimal-invasiven Eingriffen. Ein Robotersystem zur Unterstützung des Chirurgen bei der transpedikulären Knochenverschraubung entwickeln derzeit Wissenschaftler des Fraunhofer IPA innerhalb des Fraunhofer-Gemeinschaftsprojekts »RoMed«.
Bei geometrisch genauen und minimal-invasiven chirurgischen Eingriffen werden zunehmend computerunterstützte Operationstechniken und -werkzeuge eingesetzt - sowohl zu diagnostischen als auch zu therapeutischen Zwecken. Der Wunsch nach besseren klinischen Resultaten und das Bestreben Kosten und Operationsrisiken zu senken, treibt diese Entwicklung voran. Schon seit längerem stehen Chirurgen beispielsweise Roboter zum Ausfräsen des Oberschenkelknochens vor einer Implantation von zementlosen Hüftendoprothesen zur Verfügung. Eine Disziplin, in der bisher noch keine roboterunterstützten Verfahren eingesetzt wurden, ist die Wirbelsäulenchirurgie. Doch gerade hier sind wegen der Nähe zum Rückenmark eine besonders hohe Präzision und Reproduzierbarkeit gefordert. Nicht zuletzt auch deshalb, weil die Wirbelsäulenchirurgie als Therapie immer häufiger in Anspruch genommen wird.
Als Standardverfahren zur operativen Behandlung gilt in Europa die manuelle Versteifung der Wirbelsäule mit Hilfe der transpedikulären Knochenverschraubung. Dazu werden zwei Löcher in den Wirbelkörper gebohrt und von Hand Schrauben eingedreht. Der Operateur läuft dabei leicht Gefahr, Nerven im Spinalkanal der Wirbelsäule zu verletzen. Aufbauend auf den Erfahrungen bei der Konzeption eines Prototyps zur Anwendung in der endoskopischen Neurochirurgie, haben sich Ingenieure des Fraunhofer IPA im Fraunhofer-Gemeinschaftsprojekt »RoMed« (Roboter und Manipulatoren für medizinische Einsatzfelder) das Ziel gesetzt, ein Robotersystem zur Unterstützung des Chirurgen beim Bohren und Schrauben in der Wirbelsäule zu entwickeln. Neben dem Fraunhofer IPA sind an »RoMed« außerdem die Fraunhofer-Institute für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK, Berlin, für Graphische Datenverarbeitung IGD, Darmstadt, und Biomedizinische Technik IBMT, St. Ingbert, beteiligt.
Um verschiedene Instrumente wie Bohrer und Schrauber während eines OP-Vorganges einsetzen und einen flüssigen Ablauf ermöglichen zu können, bedarf es eines neuen, der Situation angepaßten, präzisen Werkzeugs. Die Stuttgarter Wissenschaftler entwickeln dafür eine modulare Instrumentenplattform mit Wechseleinrichtung. Für die Ansteuerung verwenden sie die präoperativen Computer-Tomographie-Planungsdaten. So kann das System während der Operation die kritische OP-Phase selbsttätig durchführen, ohne daß manuelle Eingriffe vonseiten des Personals nötig sind. Das Werkzeug ist so ausgelegt, daß Schrauben unterschiedlicher Hersteller verwendet werden können. In einem ersten Schritt wird zudem ein Kraft-Momenten-Sensor im Werkzeug intergriert, eine Vorstufe multi-modaler Sensorik zur Echtzeiterfassung der Umgebungsdaten.
Über ein Netzwerk sind alle Komponenten des Wirbelsäulenchirurgiesystems mit einer Konsole verbunden und können so miteinander kommunizieren. Alle Prozesse und Vorgänge lassen sich auf diese Weise von der Konsole aus zentral auslösen und überwachen. Damit der robotergeführte Prozeß genau, schonend und auf den Patienten abgestimmt ablaufen kann, haben die Forscher am Fraunhofer IPA bereits erste Versuche an Rinderwirbelsäulen durchgeführt. Ihr Ziel war es zunächst, optimale Prozeßparameter wie Vorschub- und Drehzahl für das Bohren im Wirbelkörper in Abhängigkeit vom Knochen zu bestimmen. Ein kompletter Demonstrator wird bis Ende nächsten Jahres fertiggestellt sein.
Mehr Informationen im Internet über
- das Fraunhofer-Gemeinschaftsprojekt »RoMed«: http://www-robotics.ipk.fhg.de/rc/Romed/romed.html
- Forschungsaktivitäten des Fraunhofer IPA in der Medizintechnik: http://www.IPA.FhG.de/medizin/
Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
Dipl.-Ing. Andrea Hiller
Telefon 0711/970-1409, Telefax 0711/970-1170, e-mail adh@ipa.fhg.de
http://www-robotics.ipk.fhg.de/rc/Romed/romed.html
http://www.IPA.FhG.de/medizin/
Criteria of this press release:
Mechanical engineering, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research projects
German
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