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Robotik 12-Millionen-Förderung für Zukunftstechnologie in der Chirurgie

| Autor / Redakteur: Dr. Angelika Jacobs* / Vivien Deffner

Ein individuell konfigurierbarer Roboter soll chirurgische Eingriffe revolutionieren und Erkrankten zahlreiche Vorteile bringen. Erste Schritte dorthin haben die Forschenden der Universität Basel bereits getan. Nun wird das Projekt mit weiteren zwölf Millionen Franken gefördert.

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Eines der Ergebnisse der ersten Förderphase für das Miracle-Projekt: eine hochpräzise robotische Endoskospitze mit integrierter Laser-Knochensäge.
Eines der Ergebnisse der ersten Förderphase für das Miracle-Projekt: eine hochpräzise robotische Endoskospitze mit integrierter Laser-Knochensäge.
(Bild: Frank Brüderli)

Das Ziel der Forschenden des Projektes „Miracle“ (Minimally Invasive Robot-Assisted Computer-guided LaserosteotomE) ist eine Transformation der Chirurgie. Diese soll noch genauer an die Bedürfnisse der jeweiligen Erkrankten angepasst werden. Dazu zählen unter anderem die Planung einer Operation in der virtuellen Realität (VR), mit einer intelligenten Lasersäge hochpräzise den Knochen schneiden und 3-D-gedruckte Bioimplantate wie etwa ein neues Kniegelenk minimal invasiv einsetzen.

Zwei Projektphasen zur Zielerreichung

In der ersten Projektphase stand die Entwicklung von Technologien im Fokus, die zukünftig in den OP-Sälen eingesetzt werden sollen. Die zweite Phase hat nun das Ziel, die einzelnen Systeme in einem modularen Roboter zu vereinen. Für diesen ist eine individuelle Konfiguration für den jeweiligen operativen Eingriff möglich, dazu umfasst der Roboter direkt OP-Lampen und einen OP-Tisch. Während dem Eingriff kann das chirurgische Fachpersonal das System dann über eine Konsole überwachen.

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Für die zweite Projektphase stockt die Werner-Siemens-Stiftung ihre Förderung für das seit 2015 laufende Projekt nun noch einmal um zwölf Millionen auf insgesamt 27 Millionen Franken auf. „Wir sind der dieser Stiftung sehr dankbar, dass sie unser visionäres Projekt unterstützt“, sagt Prof. Dr. Philippe Cattin, Co-Leiter beider Projektphasen von „Miracle“ und Leiter des Department of Biomedical Engineering der Universität Basel. Dadurch eröffne sich eine einzigartige Chance für den Innovationsstandort Basel. „Dank dieser Finanzierung und unserem Know-how können wir nun einige der enormen Möglichkeiten erschließen, die die Robotik für die Chirurgie eröffnet.“

Die drei Forschungsziele der zweiten Projektphase

1. Ein flexibles, modulares Robotersystem
Das in der ersten Projektphase entwickelte robotergestützte Endoskop (Instrument zur Untersuchung des Körpers und zur Entnahme von Gewebeproben) soll durch weitere, spezialisierte Endoskope ergänzt und mit allen anderen Geräten in einem Operationssaal koordiniert werden. Um eine optimale Leistung zu erzielen, sollen die Roboterarme, die OP-Leuchten und der OP-Tisch zu einem großen Robotersystem zusammengefügt werden.

2. Entwurf von Implantaten in der Virtuellen Realität
Das entwickelte System zu Planung chirurgischer Eingriffe in der Virtuellen Realität (VR) soll so erweitert werden, dass damit die exakte Form von Knochenersatzimplantaten direkt in der VR bestimmt werden kann. Darüber hinaus soll diese Plattform auch durch ein haptisches Feedback (technische Simulation von Berührung) erweitert werden und damit die Durchführung von patientenspezifischen Simulationen von chirurgischen Eingriffen ermöglichen. Mit einem solchen System könnte die Chirurgin/der Chirurg einen Eingriff zunächst trainieren, bevor sie/er diese durchführt.

3. Intelligente Bio-Implantate
Dreidimensionale Bildgebungstechnologien sollen Gewebedefekte identifizieren in 3D vermessen und die Struktur entsprechender, patientenspezifischer Implantate virtuell berechnen. Dann sollen die patientenspezifischen Hochleistungsimplantate in Bioreaktoren gezüchtet oder mit robotergestützter Bio-Druck-Technologie außerhalb und innerhalb des Körpers im 3D-Druckverfahren hergestellt werden.

Maßgeschneiderte 3D-gedruckte Bio-Implantate

Das Ergebnis der ersten Projektphase war eine Virtual-Reality-Plattform zur Planung von Operationen, die im Spital bereits zum Einsatz kommt. Das System soll nun die Basis bilden, um die Form und Beschaffenheit von Implantaten zu entwerfen. Der Vorteil gegenüber manuellen Verfahren ist eine schnellere, präzisere Formgebung. Die individuell angepassten Implantate können dann mittels 3D-Druck hergestellt werden. Perspektivisch soll es zudem möglich werden, Implantate direkt im Körper zu drucken.

„Wir wollen mit Miracle nicht einfach eine neue Technologie entwickeln, sondern die Knochenchirurgie transformieren“, erklärt Prof. Hans-Florian Zeilhofer, Chirurg und Delegierter für Innovation der Universität Basel, der die erste Projektphase gemeinsam mit Cattin geleitet hatte.

„Vieles, was wir am Computer chirurgisch planen können, ist mit den vorhandenen Werkzeugen noch nicht möglich“, so der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurg PD Dr. Dr. Florian M. Thieringer, der sich die Leitung für „Miracle II“ mit Cattin teilt und auch dem 3D-Print-Lab am Universitätsspital Basel vorsteht. „Jetzt entwickeln wir die Technologie, mit der wir das im Operationssaal auch umsetzen können.“ Dass die von ihm mitentwickelten Roboter eines Tages chirurgisches Fachpersonal wie ihn selbst ganz ersetzen, fürchtet er aber nicht: Die exakte Planung und die strategischen Entscheidungen für den Eingriff bleiben Sache des Fachpersonals.

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Industry of Things.

* Dr. Angelika Jacobs arbeitet im Bereich Kommunikation und Marketing an der Universität Basel.

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