Leibniz Universität Hannover: ein Kontinuumsroboter bestehend aus drei NiTi-Röhrchen mit einem Durchmesser von 0,8mm (innen) und 2 mm (außen).
ck/pm
07.08.14 / 15:23

Operieren ohne Narben

Durch kleinste Zugänge flexibel zum Ort der Operation zu gelangen, um dort zielsicher behandeln zu können: Das ist das Ziel von Dr.-Ing. Jessica Burgner-Kahrs und ihrem Team an der Leibniz Universität Hannover.



Die Wissenschaftlerin entwickelt Kontinuumsroboter, die aus ineinander gesteckten dünnen Röhrchen aufgebaut sind. Mit einer schlangen- oder tentakelartigen Bewegung sind diese flexiblen Instrumente besonders gut für Gehirnoperationen durch die Nase beziehungsweise für Eingriffe geeignet, bei denen nur minimale Narben entstehen sollen.

Wie schmale Elefantenrüssel

Die im Moment in der minimal-invasiven Chirurgie eingesetzten Instrumente sind größtenteils aus Edelstahl, entsprechend starr und lediglich über Gelenke steuerbar. Die neuen flexiblen, an schmale Elefantenrüssel erinnernde Roboter bestehen aus verformbarem, flexiblem Nitinol und sind sehr dünn: unter 2,5 Millimeter im Durchmesser.

Die 33-jährige Informatikerin war von 2010 bis 2012 Research Associate bei einem der Pioniere auf diesem Gebiet an der Vanderbilt University in Nashville, USA. Dann kam sie mit einem Stipendium zur Rückgewinnung von deutschen Wissenschaftlern aus dem Ausland ans Mechatronik-Zentrum der Leibniz Universität. Ihr Team beschäftigt sich als erste Forschergruppe in Deutschland mit dem Thema „Kontinuumsroboter für chirurgische Systeme“.

Zwischen Informatik, Maschinenbau, Elektrotechnik und Medizin

Die ersten Versuche an Modellen sind sehr vielversprechend. Nach Einschätzung von Burgner-Kahrs werden noch etwa fünf bis zehn Jahre Forschung nötig sein, bis die Roboter tatsächlich in der medizinischen Praxis eingesetzt werden können. „Wir forschen sehr interdisziplinär zwischen Informatik, Maschinenbau, Elektrotechnik und Medizin“, erläutert sie.

Die Informatik kümmert sich um die Algorithmen, mit denen mehrere Motoren den Antrieb der Geräte steuern. Mit Materialfragen und baulichen Aspekten befassen sich Maschinenbau und Elektrotechnik. „Es freut mich besonders, dass viele Studierende sehr engagiert im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten oder als Hilfskräfte mitarbeiten."

Roboter mit zwei Einsatzfeldern

Im Moment fokussieren sich die Wissenschaftler auf zwei Einsatzfelder der neuen Roboter. Zum einen testen sie den Einsatz bei der Operation von gutartigen, relativ häufig vorkommenden Hypophysen-Tumoren im Gehirn. Diese Tumoren mit ihrer geleeartigen Konsistenz können durch die flexiblen Geräte sehr gut zum Beispiel durch die Nase erreicht werden.

Zum anderen geht es um das Absaugen von Blutgerinnseln im Gehirn von Schlaganfallpatienten. Bisher wurden die Roboter an Plastik- und auch Leichenschädeln ausprobiert. Im Anschluss sind Versuche an Schweinen geplant, bevor es in Richtung Patientenstudien und Zusammenarbeit mit Industriepartnern geht. Durch Kooperationen mit der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und großes Interesse von Ärzten ist die Praxis-Erprobung auf einem guten Weg.


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