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issenschaftler der Uni- versität Siegen ha- ben ein Robotersy- stem entwickelt, das als quasi„intelligentes Werkzeug“ den Operateur unterstützt und die möglichen Ungenauigkei- ten einer rein manuellen Operationsdurchführung ver- meidet. „In unserem System ist der Roboter die dritte Hand des Arztes“, erläutert Jürgen Wahrburg vom Zen- trum für Sensorsysteme der Universität das Konzept. En- ger als bei herkömmlichen Systemen sei hier das Naviga- tionssystem mit dem Roboter verzahnt.
Technische Verfahrensdetails
Der Roboter agiert nicht nur auf der Basis präoperativ (et- wa durch die Computertomo- graphie oder Röntgen) erho- bener Daten, sondern durch ein Matching von prä- und intraoperativen Daten. Die Bewegungen der Patienten während der Operation wer- den durch dieses Verfahren kompensiert. Dadurch ent- fällt die bislang übliche starre Fixierung der zu bearbeiten- den Knochenstruktur, der Pa- tient wird weniger traumati- siert.
Durch die Implementie- rung eines haptischen Modus in das System kann der Ope- rateur darüber hinaus den Roboter am Werkzeug an- fassen und per Hand zum Operationsgebiet führen. Be- dienelemente am Werkzeug- flansch ermöglichen jederzeit die direkte Interaktion mit dem Roboter. Die erste kli- nische Erprobung des Sy- stems soll beim weltweit erst- maligen Einsatz einer künst-
lichen Hüftpfanne durch den Roboter erfolgen, „das Sy- stem ist aber so flexibel aus- gelegt, dass auch andere Ope- rationen damit durchgeführt werden können“, so Jürgen Wahrburg.
Die operative Entfernung von Hirntumoren ist immer eine sehr heikle Angelegen- heit. Schon kleine Fehler des Chirurgen können zu erhebli- chen Beeinträchtigungen des Patienten bis hin zu Sprach- verlust oder Lähmungen füh- ren. Seit einigen Jahren lassen sich mit der funktionellen Magnetresonanztomographie an wachen Patienten Unter- suchungen durchführen und so die Risiken eines Eingriffs ständig überwachen.
Eine Neuentwicklung der Universität Essen ermöglicht es auch, bereits Gelähmte oder Bewusstlose während der Operation zu untersu- chen. Bei diesem Verfahren erhält der Betroffene mithil- fe eines auch im Kernspinto- mographen einsetzbaren Ka- bels milde elektrische Reize an Hand- und Fußgelenken.
Die dabei gemessene regio- nale Veränderung der Sau- erstoffkonzentration in der Zentralregion gibt Aufschluss über das beeinträchtigte Ge- hirnareal und erlaubt die ge- naue Abgrenzung des Tumors.
„Eigentlich kann man elek- tromagnetische Felder nicht in einen Kernspintomogra- phen einbringen“, erläutert Thomas Gasser von der Kli- nik für Neurochirurgie. „Wir haben aber jetzt ein spezielles Abschirmungsverfahren ent- wickelt, mit dem das mög- lich ist.“ Binnen weniger Mi- nuten, das haben erste Pa- tientenstudien ergeben, ver- fügt der operierende Arzt
über die erforderlichen Infor- mationen.
Ärzte und Ingenieure der RWTH Aachen haben die weltweit erste Miniblutpum- pe entwickelt, die in kompak- ter Form zum Herzen geführt wird und sich dort entfaltet.
Zusammengeklappt ist sie drei Millimeter dick und da- mit gerade halb so groß wie die bislang kleinste Blutpum- pe. Das filigrane Gebilde be- steht aus einem durchlässi- gen, spindelförmigen Pum- penkäfig, der den Rotor be- herbergt. Dieser ist über eine flexible Welle mit einem Mo- tor außerhalb des Körpers verbunden. So soll sie künftig funktionieren.
Strömungsoptimierung Eingezwängt in einem Ka- theterschlauch werden Käfig und Rotor bis zur linken Herzkammer geführt. Dort werden sie aus dem Schlauch herausgeschoben. Durch den Kontakt mit dem warmen Herzblut wird das Formge- dächtnis des Baumaterials (ei- ner Titan-Nickel-Legierung) aktiviert. Die Pumpe entfaltet sich und wird funktionsfähig.
Von nun an befördert sie mit 30 000 Umdrehungen pro Minute drei Liter Blut. Das sind etwa 60 Prozent der Pumpleistung eines gesunden Herzens. Die Miniblutpumpe könnte also Herzen entlasten, die nach einem Infarkt oder ei- ner Herzmuskel-Entzündung lebensbedrohlich geschwächt
sind. Allerdings erlaubt die extreme Drehzahl des Pum- penrotors bislang nur Lauf- zeiten von etwa sechs Stun- den.
Um Pumpleistung und Lauf- zeiten zu erhöhen, suchen die Aachener Ärzte die Hilfe der Ingenieure. Am Aerodynami- schen Institut der RWTH te- stet Christoph Brücker die Miniblutpumpe. „Unser er- stes Problem war, eine Er- satzflüssigkeit zu finden, denn Blut ist nun mal nicht trans- parent“, erläutert er. „Wir ar- beiten jetzt mit einem Glyze- rin, das fluoreszierende Par- tikel enthält und die glei- chen Strömungseigenschaften wie Blut hat.“ Ein leistungs- starker Laser beleuchtet die Schwebeteilchen, und eine Hochgeschwindigkeitskame- ra verfolgt ihren Weg in der Strömung. Aus diesen Mes- sungen können die Forscher ableiten, wie die Rotorgeo- metrie verändert werden muss, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Derzeit wird die Pumpe im Tierversuch gete- stet, dabei hat sich herausge- stellt, dass die Pumpleistung im lebenden Herzen etwas geringer ist als im Labor. Die Wissenschaftler sind aber zu- versichtlich, durch weitere Tests die Pumpeigenschaften immer noch verbessern zu können.
Alle vorgestellten Verfah- ren sind auf dem Gemein- schaftsstand „Forschungsland NRW“ Halle 3, Stand D 74 zu sehen. Kay Müllges V A R I A
Deutsches ÄrzteblattJg. 99Heft 4722. November 2002 AA3205
Forschungsland NRW
Innovationen aus der Hochschulforschung
Nordrhein-Westfalen präsentiert neue Entwicklun- gen an einem Gemeinschaftsstand.
Medica
