Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPADie helfende Hand im OP
Geht es nach den Forschern der Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB des Fraunhofer IPA in Mannheim, dürfen sich Assistenzärzte der Chirurgie künftig über mehr Verantwortung, interessantere Aufgaben und ergonomischeres Arbeiten im OP freuen. Die Forscher entwickeln mit Chirurgen des Universitätsklinikums Mannheim einen robotischen Helfer, der das Halten und Positionieren von Endoskopkameras übernehmen soll. Auf der Medica wird die Anwendung gezeigt.
Endoskopkameras benötigt man bei der weit verbreiteten minimal invasiven Chirurgie, auch Schlüsselloch-Chirurgie genannt. Dabei führt der Chirurg seine Instrumente mit kleinen Schnitten in den Bauchraum des Patienten ein. Mit einem Endoskop sieht der Arzt, was er tut. Ein Assistenzarzt ist dafür zuständig, dieses Instrument während der OP zu halten und auszurichten. Das ist nicht nur sehr eintönig, sondern hindert ihn auch daran, bei schwierigen Aufgaben zu helfen. Zudem muss der Assistenzarzt aufgrund der beengten Platzverhältnisse am OP-Tisch häufig eine unergonomische und auf Dauer ungesunde Körperhaltung einnehmen. Die PAMB-Wissenschaftler haben in den vergangenen Jahren an einem robotischen System gearbeitet, das die Endoskopkamera halten und positionieren kann. Dazu bedient der Chirurg einen kleinen Joystick, der am Instrument oder an seinem Finger angebracht wird.
Bewegungen in vier Richtungen
Wie beim händisch geführten Endoskop, kann der Chirurg die robotische Variante in vier Freiheitsgraden ausrichten. Damit stehen ihm vier unabhängige Bewegungsrichtungen zur Verfügung. Mit einem Button kann er den Bildausschnitt beliebig nach links, rechts, oben und unten bewegen sowie zoomen. Darüber hinaus kann er das Endoskop um die eigene Achse rotieren lassen, was ihm in Kombination mit der abgewinkelten Endoskopoptik einen guten Rundumblick in die Bauchhöhle ermöglicht. Dabei sorgt eine besondere Anordnung der Roboterarme dafür, dass der Roboter selbst bei ungeplanten Bewegungen die Bauchdecke des Patienten nicht verletzt. Die besondere feinmechanische Konstruktion der Roboterarme ermög-licht außerdem die Translation und Rotation des Endoskops ohne zusätzliche Motoren über dem Patienten. Dadurch ist eine platzsparende Leichtbaukonstruktion des Roboters möglich, die flexibel am OPTisch angebracht werden kann.
Intelligente Steuerung eingebaut
Damit der Chirurg beim Steuern des Roboterarms nicht ständig umdenken muss, haben die IPA-Forscher eine intelligente Steuerung integriert. Damit weiß der Roboter immer, wie das Kamerabild auf dem Monitor ausgerichtet ist und kann seine Bewegungen an die Bedürfnisse des Arztes anpassen. Der Roboter detektiert auch, wenn der Arzt die Kamera händisch verdreht. Das ist notwendig, um die Horizontalausrichtung bei abgewinkelten Endoskopen auszugleichen. Die Steuerungsbefehle werden dann entsprechend angepasst.
Die IPA-Forscher präsentieren den aktuellen Stand der Entwicklung auf der Messe Medica vom 13. bis zum 16. November in Düsseldorf (Halle 10, Stand G05).