Mikromanipulatoren für die HNO-Chirurgie

• Antragsteller: Professor Dr. Tim C. Lüth; Professor Dr. Gero Strauß
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 106843456

Bei mikrochirurgischen Eingriffen im Mittelohr, wie z. B. die Stapedotomie, wird unter unergonomischen Bedingungen mit händisch geführten Feininstrumenten an kleinsten Strukturen operiert. Die eingeschränkte Sicht auf das Operationsgebiet, das Zittern (Tremor) und die begrenzte Genauigkeit der menschlichen Hand erschweren diesen Eingriff. Dies führt zu einer hohen Belastung des Chirurgen und kann das chirurgische Ergebnis verschlechtern. Im klinischen Einsatz der Mittelohrchirurgie gibt es bislang keine robotischen Assistenzsysteme zur Unterstützung des Chirurgen. Im Stand der Forschung existieren Ansätze für telemanipulierte und automatische Systeme. Mit Ausnahme des von uns in der ersten Projektphase (2009-2012) entwickelten Mikromanipulators können diese jedoch nicht klinisch eingesetzt werden. Das Mikromanipulator-System der ersten Projektphase erfüllt in vollem Umfang die Zielsetzung. Es konnte gezeigt werden, dass gegenüber der manuellen Präparation der Krafttremor vermindert, sowie die Präzision, die Sicht und die Ergonomie verbessert werden kann. Aufgrund seiner hohen Leistungsfähigkeit kann der Mikromanipulator für einige Arbeitsschritte, z. B. in der Stapedotomie, eingesetzt werden. In der zweiten Förderperiode soll das System aufgrund von weiteren Fragestellungen und Verbesserungspotentialen weiterentwickelt werden. Um die Bewegungsfreiheit der Instrumente zu erhöhen, die Orientierung der Instrumente ohne Unterbrechung des Eingriffs einzustellen und eine höhere Zahl an verschiedenen Arbeitsschritten durchzuführen, soll der Mikromanipulator um drei rotatorische Freiheitsgrade erweitert werden. Damit der Chirurg schneller und einfacher zwischen manueller und Manipulator-assistierter Operation wechseln kann, soll der Gelenkarm zur Ausrichtung durch ein robotisches Trägersystem ersetzt werden. Dieses soll einen größeren Arbeitsraum haben und einfach bedient werden können. Zur Unterstützung des Chirurgen bei der Abstandsmessung anatomischer Strukturen, bspw. zur Bestimmung der Prothesenlänge, soll ein Mikro-Messsystem entwickelt und integriert werden. Das in der vorangegangenen Projektphase entwickelte Eingabegerät soll weiterentwickelt werden, so dass die Steuerung vereinfacht und auf das Gesamtsystem, bestehend aus Mikromanipulator und Trägersystem, angepasst wird. Zur Gewährung einer guten Sicht auf den Situs sollen neue Visualisierungsansätze mit einer Minikamera untersucht werden. Um chirurgische Eingriffe vorab unter Laborbedingungen zu testen, soll ein Phantom erstellt werden, welches die Mittelohrstrukturen realitätsnah nachbildet. Letztendlich soll eine klinische Evaluierung des Manipulatorsystems stattfinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Sechsachsroboter für aktives Trägersystem
• Gerätegruppe: 2320 Greif- und Hebewerkzeuge, Verladeeinrichtungen