Thema "Navigation und Medizin" - Universität zu Lübeck

Minimal invasive Endoprothetik – neueste Entwicklungen
In den letzten Jahren gibt es einen immer stärkeren
Trend in Richtung der minimal-invasive Implantation
von Knie- und Hüftprothesen. Bedingt hierdurch bestand
die Notwendigkeit zur Entwicklung neuartiger
chirurgischer Instrumente, da mit den bisherigen das
Operationsgebiet nicht mehr erreicht werden konnte
(Abb. 4). Es konnte bisher nachgewiesen werden, dass
eine Miniaturisierung des Zugangsweges bessere Ergebnisse
bezüglich des intraoperativen Blutverlustes sowie
der Frührehabilitation ergibt, Langzeitergebnisse stehen
aber noch aus [8-12]. In Kooperation der Unfallchirurgischen
Kliniken des Campus Kiel sowie des Campus
Lübeck startet in Kürze eine randomisierte Studie zur
weiteren Klärung.
Abb. 4: MIS-Instrumente zur Implantation (Abbildungen
zur Verfügung gestellt durch Biomet-Germany, R+D).
Die zurzeit nicht mehr verwendeten Systeme im Bereich
der Hüft-Endoprothetik verlangten nach einem Zugang,
der so groß war wie der normale manuelle. Gerade hier
liegt eine Herausforderung an miniaturisierte Roboter-Systeme.
Gelingt es, ein Werkzeug zu entwickeln,
welches „um die Ecke“ fräsen kann, so steht einer weiteren
Verkleinerung des operativen Zuganges nichts im
Wege.
Zurzeit versuchen verschiedene Arbeitsgruppen eine
Kombination von Navigationssystemen mit den minimal
invasiven Implantationstechniken [13]. Hierbei
wird angestrebt, die eingeschränkte Sicht bei kleinen
Zugängen durch ein Navigationssystem zu kompensieren.
Die Koppelung von Navigationssystem und Roboterwerkzeug
würde zum einen die Nachführung des
Roboters, zum anderen die Nutzung von bereits vorhandenen
Registrierungsalgorithmen und Planungsmodulen
ermöglichen.
Robotergestützte minimalinvasive Endoprothetik
(RomEo) – derzeitiger Stand
Das Ziel des RomEo Projektes ist die Kombination
der neuesten technischen und medizinischen Entwicklungen
im Bereich der Hüft-Endoprothetik mit einem
miniaturisierten robotergestützten Fräswerkzeug mit
höchster Genauigkeit.
Die Problematik der Robodoc ® und Caspar ® -Systeme
wurden innerhalb der Projektgruppe intensiv untersucht.
Von Anfang an war der Fokus auf die Identifikation, die
Lösung oder die Umgehung der Probleme dieser Systeme
gerichtet [14]. Die Erfahrung des BG Unfallkrankenhauses
mit mehr als 150 Robodoc ® -Implantationen
zeigten das Orthodoc ® /Robodoc ® -System als hochpräzise,
dies bestätigte sich auch bei der Nachuntersuchung
im Rahmen einer Doktorarbeit an der Uni Lübeck, welche
noch in diesem Jahr veröffentlicht werden wird.
Eines der Grundprobleme der Konzeption des Robodoc
bestand in der ursprünglichen Systemauslegung für die
Operation an Hunden, das System wurde dann lediglich
für den humanen Gebrauch adaptiert [2]. Bei dem
ROMEO Projekt erfolgten ab dem ersten Tag Studien
mit Computersimulationen unter Verwendung des Voxel-Man©
[14] . CAD-Daten von Prothesen wurden von
Herstellern zur Verfügung gestellt. Im Projekt RomEo
wird eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen
Ingenieuren und Medizinern verfolgt. Der Projektablauf
gliedert sich in verschiedene Phasen. Zu Beginn
stand die Ermittlung von Anforderungen und Vorgaben
zur Senkung der Invasivität des Eingriffs am Patienten
sowie technologischer Parameter, beispielsweise zur
Knochenbearbeitung [16]. Die so gewonnenen Sachverhalte
fließen in den Entwicklungsprozess des Operationsassistenzsystems
ein. Die derzeitigen Entwicklungsarbeiten
liegen schwerpunktmäßig im Bereich
der Werkzeugvorrichtungen und Patientenfixierungen,
sowie in der Ausarbeitung eines geeigneten Steuerungskonzeptes.
Geplant sind die Implementierung eines Navigationssystems
und die Verwendung von Sensoren,
um wichtige Prozessparameter erfassen zu können. Die
Integration einer optischen Navigation wurde zunächst
zurückgestellt. Wir sind hier auf der Suche nach einem
Projektpartner im Bereich Navigation und Planungssoftware.
Um sich die Präzision des Roboters zunutze zu machen
und dennoch einen minimal-invasiven Eingriff am Patienten
vornehmen zu können, werden im Projekt Romeo
spezielle Vorrichtungen entwickelt, die an den Zugang
zum Hüftgelenk angepasst sind. Dies bedeutet einen
Verzicht auf starre und unhandliche Räumwerkzeuge,
die bei einem minimal-invasiven Zugang nicht oder
nur erschwert einzubringen sind. Stattdessen wird die
bereits erfolgreich eingesetzte Fräsbearbeitung in Form
einer neu entwickelten Werkzeugvorrichtung um die Fähigkeit
erweitert, minimal-invasiv arbeiten zu können.
Die bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte müssen
dabei von einem geeigneten Haltesystem aufgenommen
werden.
242 FOCUS MUL 23, Heft 4 (2006)