Roboter und Manipulatoren assistieren in der Chirurgie

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Das Problem ist, Roboter im Körper zu steuern

Das Problem ist, Roboter im Körper zu steuern. Aufgrund der Gewebedynamik durch Puls oder Verdrängung und von feinen, höchst empfindlichen Gewebestrukturen in einer komplexen Anatomie können programmierte oder automatisierte Vorgänge meistens nur in einem geschlossenen Regelkreis ausgeführt werden. Die für die Hüftendoprothetik und später für Knieoperationen eingesetzten Systeme Robodoc und Caspar erscheinen auf den ersten Blick als Ausnahmen.

Bei beiden Verfahren wird zunächst am Computer aufgrund der räumlichen Daten vom Computertomographen (CT) der Einsatz einer Oberschenkelprothese in den Femur simuliert. Wenn eine optimale Prothesengröße gefunden wurde, werden die Bahnkurven für den Fräser errechnet und an den Roboter im Operationssaal übertragen. Aufgrund der sehr individuellen Materialparameter des menschlichen Knochens und der spezifischen Kraftflüsse in den unteren Extremitäten fehlen jedoch entscheidende Informationen für einen optimalen (Press-)Sitz der Prothese.

Diese Parameter lassen sich für einen Patienten auch nicht ohne weiteres ermitteln, weil Proben nicht einfach vorher entnommen oder die genauen Kraftflüsse im Körper gemessen werden können. Dies ist nur ein Grund dafür, weshalb mit dem Roboter in der Orthopädie trotz der offensichtlichen Vorteile keine besseren medizinischen Ergebnisse erzielt werden konnten.

Anforderungen steigen bei Eingriffen im Weichgewebe

Die Anforderungen steigen bei Eingriffen im Weichgewebe, beispielsweise dem Gehirn, noch weiter an (Bild 4). Wegen der empfindlichen, mikroskopischen Strukturen wäre diese Region auf den ersten Blick ein bevorzugtes Einsatzgebiet für den Roboter. In den Anfängen wurden viele experimentelle Robotersysteme deshalb für diese Anwendung entwickelt: Heute gilt sie als eine der schwierigsten Anwendungen und es werden nur Manipulatoren eingesetzt beziehungsweise entwickelt.

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