Chirurgie-Roboter findet winzige Metallsplitter

Bioingenieure an der Duke University haben einen Roboter entwickelt, der vollautonom winzige Metallstücke in Gewebe lokalisieren und eine Nadel zielgenau an diese Stücke heranführen kann.

Dabei kommt ein 3D-Ultraschallsystem zum Einsatz, um Metall aufzuspüren. „Wir haben zusätzlich einen Elektromagnet an der 3D-Messsonde befestigt. Dadurch vibrieren die Splitter gerade genug, um diese Bewegung zu messen“, erklärt Projektmitarbeiter A.J. Rogers.

Was derzeit noch eine Machbarkeitsstudie im Labor ist, soll in Zukunft neue Möglichkeiten für die Chirurgie eröffnen. Roboter könnten etwa Schrapnellverletzungen auf Schlachtfeldern versorgen oder auch die Strahlentherapie bestimmter Krebserkrankungen mittels radioaktiver Implantate erleichtern.

Das genutzte 3D-Ultraschall-System basiert auf früheren Entwicklungen der Duke-Forscher. Im neuen Experiment wurde sie mit einem Elektromagneten kombiniert. Das eröffnet die Möglichkeit, etwa Schrapnellstücke aufzuspüren, da sie auf das Magnetfeld reagieren. Das haben die Forscher anhand von zwei Millimeter großen Nadelstücken in einer Testumgebung nachgewiesen. „Die vom Elektromagneten ausgelöste Bewegung war mit freiem Auge nicht zu sehen. Doch auf der 3D-Dopplerkarte stach das Schrapnell als starkes Rot hervor“, sagt Stephen Smith, Leiter der Ultrasound Transducer Group an der Duke. Anhand dieser 3D-Echtzeit-Information wiederum konnte das intelligente Steuerprogramm des Laborroboters dafür sorgen, dass eine Nadel auf einem Roboterarm zielgenau zum Metallsplitter geführt wird. Für eine praktische Anwendung wäre es somit im Prinzip einfach nur nötig, die Nadel durch ein einfaches Werkzeug, etwa einen Greifer, zu ersetzen, so die Forscher.

Aufgrund des Erfolgs mit einem einfachen Roboter sind die Forscher zuversichtlich, was das Potenzial einer praktischen Anwendung betrifft. „Gerade im Kampfeinsatz kann es sehr schwer sein, kleine Schrapnellstücke mit herkömmlichen Methoden aufzuspüren“, meint Smith. Er ist daher der Ansicht, dass die eigene Entwicklung eine Rolle bei robotischen Operationssystemen für den Kampfeinsatz spielen könnte. An derartigen Chirurgie-Robotern wird in den USA bereits gearbeitet und ein Einsatz innerhalb von zehn Jahren wird als möglich gesehen (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/090306004/).

Auch zivile medizinische Anwendungen halten die Duke-Forscher für denkbar. Beispielsweise könnte das System insbesondere beim Entfernen von radioaktiven „Seed“-Stücken, wie sie unter anderem bei Prostatakrebs zur Strahlenbehandlung eingepflanzt werden, zum Einsatz kommen. Der Ansatz könnte Smith zufolge auch interessant für die Augenheilkunde sein, wenn es darum geht, kleine metallische Fremdkörper aus dem Auge zu entfernen.