TUM-Wissenschaftler entwickeln flexibles OP-Instrument

In der chirurgischen Praxis werden heute verstärkt minimal invasive Methoden eingesetzt. Gegenüber konventionellen Vorgehensweisen bringen diese für den Patienten weit weniger Belastungen mit sich, was sich positiv auf den Heilungsprozess auswirkt. Am Lehrstuhl für Produktentwicklung der TUM in Garching (Prof. Udo Lindemann) wurde nun ein Telemanipulationssystem für die chirurgische Praxis entwickelt, das sich deutlich von herkömmlichen Systemen abhebt: MoKeyS (Mobile Keyhole Surgery) ermöglicht ein noch exakteres Arbeiten als bisher und ist zudem kleiner, flexibler und kostengünstiger.

Telemanipulatoren werden bereits seit langem in der Herzchirurgie und der Laparoskopie eingesetzt. Dabei werden die Bewegungen des Chirurgen von einer Bedienkonsole aus informationstechnisch und elektromechanisch auf Instrumente und Werkzeuge übertragen. Die Manipulatoren ermöglichen ein präziseres Arbeiten als herkömmliche endoskopische Instrumente und bieten dem Arzt zudem eine ergonomische Arbeitsumgebung. Allerdings stehen dem breiten Einsatz solcher Systeme momentan noch verschiedene Mängel entgegen, etwa ein zu großer Bauraum der Systeme sowie hohe Anschaffungs- und Wartungskosten. Die fehlende haptische Rückmeldung beim Operateur während der Handhabung ist ebenfalls noch nicht optimal gelöst.

Der Lehrstuhl für Produktentwicklung beschäftigt sich seit langem intensiv mit solchen Telemanipulationssystemen, um Vor- und Nachteile bestehender sowie Anforderungen an zukünftige Systeme herauszuarbeiten. Diese Arbeiten mündeten in die Entwicklung eines eigenständigen innovativen Konzepts, des Telemanipulationssystems MoKeyS (Mobile Keyhole Surgery). Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Reduzierung des Bauraums gelegt, auf eine einfache und kostengünstige Mechanik sowie auf die flexible Adaption des Systems an den Operationstisch.

Ein Modul des Manipulators MoKeyS besteht aus drei Hauptbaugruppen: tragende Struktur, C-Bogen und Instrument. Die tragende Struktur dient der Vorjustierung des Instrumententrägers bezüglich des Patienten. MoKeyS ermöglicht es, die einzelnen Module am Operationstisch flexibel zu befestigen und damit an unterschiedliche Operationsverfahren anzupassen. Die exakte Ausrichtung des Systems gewährleisten zwei Linearführungen, die vertikal bzw. horizontal senkrecht zueinander angeordnet sind. Der C-Bogen erlaubt die Bewegung in zwei rotatorischen und einem translatorischen Freiheitsgrad. Der Bogen selbst schwenkt um eine horizontale Achse quer zum Operationstisch. Zusätzlich lässt sich das Instrument radial und tangential auf dem C-Bogen bewegen. Die Instrumentenspitze beschreibt also Kugelkoordinaten innerhalb des vom C-Bogen aufgespannten Radius.

Das Instrument verfügt über Antriebe zur Bewegung in drei rotatorischen Freiheitsgraden, einen Schaft und ein Werkzeug, zum Beispiel Greifer oder Skalpell.

Ein erstmals auf der diesjährigen Hannovermesse vorgestellter Prototyp wird im November 2005 auf der Messe MEDICA einem medizinischen Fachpublikum präsentiert. Aufgrund seines hohen Innovationsgrades wurde das Konzept bereits zum Patent angemeldet. Derzeit bereitet der Lehrstuhl für Produktentwicklung auch die Patentanmeldung des eigens für MoKeyS entwickelten Instruments vor.