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StartseiteForschung aktuellHelfende Hand im OP30.12.2015

Haltesystem für chirurgische WerkzeugeHelfende Hand im OP

Operationen können sich manchmal über viele Stunden hinziehen. Dabei müssen Assistenzärzte zum Beispiel Endoskope und Zangen lange Zeit sehr ruhig halten – eine verantwortungsvolle, aber bisweilen ermüdende Arbeit. Um die Ärzte zu entlasten, tüfteln Fraunhofer-Forscher an einem automatisierten Instrumentenhaltesystem.

Von Jochen Steiner

Marc Arends steht vor einem schwarzen Kasten, der in etwa so groß ist wie ein Schuhkarton. Darin befinden sich vier Elektromotoren, die eine Achse antreiben. An ihr sind zwei Metallbögen angebracht, die chirurgische Werkzeuge halten können. Die Achsendrehung bewegt die Bögen und führt die Instrumente an die Position, die ein Arzt vorgibt.

"Gerade bei minimal invasiven Eingriffen gibt es viele Tätigkeiten, die sehr mühselig auch für den Arzt sind, weil er lange Zeit still halten muss oder etwas weghalten muss. Und manchmal ist auch das Endoskop mit der Kamera nicht immer an der Stelle, wo es sein sollte. Und da ist Unterstützung gefragt."

An dieser Unterstützung tüfteln Marc Arends und seine Kollegen aus der Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie in Mannheim. Einen ersten Prototyp haben sie bereits entwickelt.

"Im Endeffekt soll es Instrumente halten können und diese auch bewegen können und diese auch aktivieren können, zum Beispiel, wenn es eine Zange ist, soll diese auch greifen können und etwas weghalten können für den Arzt. Und das soll der Arzt einmal selber steuern können und kleinere Sachen soll das Gerät auch autonom zum Beispiel auf Sprachbefehl hin ausführen können."

Chirurgen können mit dem Manipulator, wie die Wissenschaftler den Prototyp nennen, direkt am OP-Tisch unter sterilen Bedingungen arbeiten. Das Gerät soll sich nämlich in erster Linie über Gesten steuern lassen. Dafür haben die Forscher eine Benutzeroberfläche entwickelt und eine kleine Infrarotstereokamera an den Manipulator angeschlossen. Marc Arends hat ein langes, dünnes Instrument vorne am Manipulator befestigt und blickt auf einen Monitor. Dort sind seine Hände virtuell dargestellt, die Spitze des Instruments erscheint als grüner Punkt.

"Ich bewege jetzt meine Hand über den Sensor und schiebe die Instrumentenspitze von mir weg. Und man sieht, wie der Manipulator das auch tut. Und ich ziehe die Instrumentenspitze zu mir. Und der Manipulator macht das ebenfalls. Das geht natürlich in alle Richtungen."

Die Gestensteuerung funktioniert bereits recht gut. Die Sprachsteuerung soll später folgen. Im Notfall kann der Chirurg das Gerät aber auch von Hand direkt bedienen.

Wenn es eines Tages im OP-Saal steht, werden keine speziellen Instrumente benötigt – die Ärzte können die bereits heute vorhandenen einsetzen. Dabei kann das Gerät Werkzeuge bis ein Kilogramm Gewicht halten, aber immer nur eines gleichzeitig, ein Wechsel der Instrumente muss von Hand erfolgen. Marc Arends und sein Team arbeiten gerade daran, den Manipulator kleiner zu machen.

"Dort werden die Motoren direkt eine Hohlwelle antreiben, das sind Hohlwellenmotoren, dort fällt das Getriebe weg. Und wir designen die Elektronik neu, sodass sie direkt ins Gehäuse hinein passt. Und so kommen wir auf die Größe vielleicht einer Küchenrolle."

Diese kleinere Version soll noch 2016 fertig werden und Ärzten für erste Tests zur Verfügung stehen.

 

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