Demonstrator und sonodynamische Ablationsverfahren (HNO)

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Schipper
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 179880849

In der ersten Projektphase (FOR 1585, Multi-Port Knochenchirurgie am Beispiel der Otobasis -MUKNO-) wurden durch Optimierung der Bildgebung, Registrierung und Risikobetrachtung eine Computer-assistierte Planung und Simulation des Multi-Port Ansatzes zu verschiedenen Lokalisationen innerhalb der Otobasis entwickelt. In der Übertragung der Simulation auf ein menschliches Felsenbeinpräparat konnten diese Ergebnisse in hinsichtlich der Unsicherheitsbetrachtung validiert werden (s. auch Zwischenbericht). Problematisch bleiben jedoch eine Interferenz der Zugangswege in tiefer liegenden Anteilen des Felsenbeins sowie die Gestaltung des Manipulationsraumes z.B. zur minimalinvasiven Resektion eines Tumors. Ein wesentlicher Fortschritt wird durch nichtlineare Zugangswege erwartet, mit denen kritische Regionen beim Vorschub des Instruments umgangen werden können.Trotz der Machbarkeit einer MUKNO-Prozedur bleibt der Durchmesser der möglichen Bohrtrajektorie sowie der Raum am Zielort für die chirurgische Manipulation in Abhängigkeit von der Patientenanatomie eingeschränkt.Daher ist eine weitere Voraussetzung für die Durchführung einer minimalinvasiven Chirurgie im Felsenbein auch ein entsprechendes flexibles Instrumentarium für die nichtlinearen Zugänge, um trotz eines begrenzten Manipulationsraumes am Zielort sicher operieren zu können. Es sind hierfür andere, insbesondere flexible Mikroinstrumente erforderlich. Zusätzlich müssen wegen der fehlenden Linearität der Zugangswege andere physikalische Methoden der Gewebemodulation genutzt werden auf der Basis von kabelgeführten Instrumentenapplikationen, um beispielsweise Tumore tumorbiologisch zu inaktivieren oder zu ablatieren. Sonodynamische Ablationverfahren werden bereits in der Medizin eingesetzt in Form der Piezochirurgie. Hierbei werden Mikrovibrationen im Ultraschallbereich erzeugt und auf ein Schneidewerkzeug übertragen. Es kann damit als Säge von Knochen dienen und schont gleichzeitig Weichgewebe, da dieses ein anderes Resonanzverhalten zeigt. Bislang ist jedoch keine gewebsselektive Manipulation von Weichgewebe durch Ultraschall möglich. Wenn verschiedene Zelltypen wie z.B. Tumorzellen gegenüber gesunden Schleimhautzellen ein unterschiedliches Resonanzverhalten zeigen, wäre eine selektive Ablation von spezifischen Weichgeweben denkbar. So wäre es möglich, ein Piezoelement an einen Tumor anzukoppeln, diesen durch eine spezifische Ultraschallfrequenz anzuregen bzw. zellspezifische Bindungen zu brechen und dann unter Schonung des umgebenden Weichgewebes zu devitalisieren.Zudem sollen in Teilprojekt 6 die Ergebnisse aus den Teilprojekten 1 bis 5 zusammengefasst und in einem Demonstrator anhand von humanen Schädelpräparaten evaluiert werden. Die Bestandteile der Planung und Regelung der nichtlinearen Trajektorie spielen hierbei ebenso eine Rolle wie die postinterventionelle metrologische Analyse der Prozessgenauigkeit.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1585: Multi-Port-Knochenchirurgie am Beispiel der Otobasis (MUKNO)
• Beteiligte Personen: Dr. Stefan Hansen; Privatdozent Dr. Thomas Klenzner