24 FuE interaktiv 3 | 2016
Roboter hilft beim Positionieren von Interventionsnadeln
Die Ultraschalluntersuchung zeigt einen Schatten auf der Leber . Ein Tumor ? Diese Frage kann oftmals nur eine Biopsie beantworten : Dabei entnimmt der Arzt mit einer langen Nadel ein Stück des vermeintlich bösartigen Gewebes und lässt es im Labor untersuchen . Die Nadel für diese Entnahme präzise zu platzieren , ist jedoch alles andere als einfach . Zum einen gilt es sicherzustellen , dass der Arzt den Tumor erwischt – und nicht gesundes Gewebe einige Millimeter daneben entnimmt . Zum anderen darf die Nadel Adern , Nervenbahnen und Organe wie die Lunge nicht verletzen und durch knochenartige Struk - turen wie die Rippen kann sie nicht hindurch . Um einen Über - blick zu erhalten , macht der Arzt zunächst eine Computer - tomo graphie-Aufnahme . Anhand dieser manövriert er die 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 .
Präzision des Roboters und Expertise des Arztes ergänzen sich
Künftig sollen sich die Nadeln schneller und präziser an Ort und Stelle bringen lassen : Mit einem Roboterarm , den Forscher der Mannheimer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medi zin und Biotechnologie PAMB des Fraunhofer IPA gemein - sam mit Kollegen des Fraun hofer MEVIS an diese Aufgabe an - gepasst haben . » Während wir Menschen uns mit dem Plat - zieren einer solchen Nadel schwer tun , sind Roboter mit entsprechender Intelligenz dabei kaum zu schlagen «, sagt Andreas Rothfuss , Wissenschaftler der PAMB . Der Roboter macht das , was er gut kann – er sucht den richtigen Weg und positioniert die Nadelführung so , dass weder Patient noch Arzt ge troffen oder verletzt werden . Anschließend übernimmt der Arzt wieder und führt die Nadel ins Gewebe ein . » Während ein Mensch 30 Minuten braucht , um die Nadel zu platzieren , vergehen mit Roboterassistenz maximal fünf Minuten «, so Rothfuss .
Im OP soll das so vonstattengehen : Zunächst erstellt der Arzt , wie bisher üblich , eine computertomographische Aufnahme des Patienten . Allerdings hält der Roboterarm dabei ein Kali b - rierungswerkzeug mit in das Bild . Dieses dient ihm zum Ab - gleich : Welche Position im Raum muss er einnehmen , um eine bestimmte Stelle im Bild anzufahren ? Eine Software aus den Labors des MEVIS analysiert das Bild und unterstützt den Arzt
» In etwa drei Jahren könnte das System an Patienten eingesetzt werden .« Andreas Rothfuss
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 zerstören – simuliert die Software , wie sich die Wärme im Gewebe ausbreitet . Anschließend muss geklärt werden , wie viele Nadeln an welchen Stellen nötig sind , um den ge samten Tumor ab - zu töten . Ist diese Frage geklärt , wird das Kalibrierungstool am Roboterarm durch eine Nadel füh rung ersetzt . Mit dieser fährt der Roboter die errechnete Position an und setzt die Führung im passenden Winkel auf der Haut ab . Der Roboter hantiert also keineswegs selbst mit der Nadel . Dies übernimmt zu jedem Zeitpunkt der Arzt : Er schiebt die Nadel durch deren Führung , die der Roboter an Ort und Stelle hält , Stück für Stück in das Gewebe .
Geringere Strahlenbelastung für Arzt und Patient
Stimmt die tatsächliche Position der Nadel mit der geplanten überein ? Um dies zu kontrollieren , macht der Arzt wie ge - wohnt Röntgenbilder , während er die Nadel ins Gewebe schiebt . Der Roboter bietet allerdings auch hier Vorteile : Bisher musste