Interaktiv - Das Kundenmagazin des Fraunhofer IPA 3.2016 | Page 24

24 FuE interaktiv 3|2016 Roboter hilft beim Positionieren von Interventionsnadeln Die Ultraschalluntersuchung zeigt einen Schatten auf der Leber. Im OP soll das so vonstattengehen: Zunächst erstellt der Arzt, Ein Tumor? Diese Frage kann oftmals nur eine Biopsie beant- wie bisher üblich, eine computertomographische Aufnahme worten: Dabei entnimmt der Arzt mit einer langen Nadel ein des Patienten. Allerdings hält der Roboterarm dabei ein Kalib- Stück des vermeintlich bösartigen Gewebes und lässt es im rierungswerkzeug mit in das Bild. Dieses dient ihm zum Ab- Labor untersuchen. Die Nadel für diese Entnahme präzise zu gleich: Welche Position im Raum muss er einnehmen, um eine platzieren, ist jedoch alles andere als einfach. Zum einen gilt bestimmte Stelle im Bild anzufahren? Eine Software aus den es sicherzustellen, dass der Arzt den Tumor erwischt – und Labors des MEVIS analysiert das Bild und unterstützt den Arzt nicht gesundes Gewebe einige Millimeter daneben entnimmt. Zum anderen darf die Nadel Adern, Nervenbahnen und Organe wie die Lunge nicht verletzen und durch knochenartige Strukturen wie die Rippen kann sie nicht hindurch. Um einen Überblick zu erhalten, macht der Arzt zunächst eine Computertomographie-Aufnahme. Anhand dieser manövriert er die »In etwa drei Jahren könnte das System an Patienten eingesetzt werden.« Andreas Rothfuss Nadel an die richtige Stelle. Die gleiche Herausforderung stellt sich auch bei Therapiearten, bei denen über die Nadel Hitze, Kälte oder hochenergetische Strahlen gezielt in das erkrankte Gewebe geleitet und der Tumor somit zerstört wird. beim Platzieren der virtuellen Nadel. Die Software zeigt die Nadel im Bild an. Führt der Arzt eine Therapie statt einer Biopsie durch – soll die Nadel den Tumor also etwa durch Hitze zerstö- Präzision des Roboters und Expertise des Arztes ren – simuliert die Software, wie sich die Wärme im Gewebe ergänzen sich ausbreitet. Anschließend muss geklärt werden, wie viele Nadeln Das neue Assistenzsystem benötigt lediglich fünf Minuten zum Platzieren der Nadel. an welchen Stellen nötig sind, um den gesamten Tumor abKünftig sollen sich die Nadeln schneller und präziser an Ort zutöten. Ist diese Frage geklärt, wird das Kalibrierungstool und Stelle bringen lassen: Mit einem Roboterarm, den Forscher am Roboterarm durch eine Nadelführung ersetzt. Mit dieser der Mannheimer-Projektgruppe für Automatisierung in der fährt der Roboter die errechnete Position an und setzt die Medizin und Biotechnologie PAMB des Fraunhofer IPA gemein- Führung im passenden Winkel auf der Haut ab. Der Roboter sam mit Kollegen des Fraunhofer MEVIS an diese Aufgabe an- hantiert also keineswegs selbst mit der Nadel. Dies übernimmt gepasst haben. »Während wir Menschen uns mit dem Plat- zu jedem Zeitpunkt der Arzt: Er schiebt die Nadel durch deren zieren einer solchen Nadel schwer tun, sind Roboter mit ent- Führung, die der Roboter an Ort und Stelle hält, Stück für sprechender Intelligenz dabei kaum zu schlagen«, sagt Andreas Stück in das Gewebe. Rothfuss, Wissenschaftler der PAMB. Der Roboter macht das, was er gut kann – er sucht den richtigen Weg und positioniert Geringere Strahlenbelastung für Arzt und Patient die Nadelführung so, dass weder Patient noch Arzt getroffen der Arzt die Nadel festhalten, dabei verdeckte seine Hand Kontakt einen Teil der Aufnahme. Zum anderen war die Hand des Arztes Andreas Rothfuss bei jedem Kontrollbild den Röntgenstrahlen ausgesetzt. Nun Telefon [phone] hält der Roboter die Nadel mit seiner Führung fest – ihm kann [email protected] oder verletzt werden. Anschließend übernimmt der Arzt wie- Stimmt die tatsächliche Position der Nadel mit der geplanten die Strahlung nichts anhaben. Auch für den Patienten ist die der und führt die Nadel ins Gewebe ein. »Während ein Mensch überein? Um dies zu kontrollieren, macht der Arzt wie ge- Strahlenbelastung deutlich geringer: Da der Arzt die Nadel 30 Minuten braucht, um die Nadel zu platzieren, vergehen wohnt Röntgenbilder, während er die Nadel ins Gewebe schiebt. durch die Führung schiebt, kann sie nicht verrutschen. Es sind mit Roboterassistenz maximal fünf Minuten«, so Rothfuss. Der Roboter bietet allerdings auch hier Vorteile: Bisher musste daher deutlich weniger Kontrollaufnahmen nötig. Britta Widmann/jdw n