Ein zielsicherer Schädelbohrer

Roboter unterstützt Chirurgen bei der Verankerung von künstlichen Ohren

Das Wissen und das Geschick eines erfahrenen Chirurgen ist durch nichts zu ersetzen. Doch da der menschlichen Präzision Grenzen gesetzt sind, kann auch der Erfahrenste hier und da noch technische Unterstützung von Kollege Roboter gebrauchen – zum Beispiel wenn es darum geht, präzise Löcher in den Schädel zu bohren, um künstliche Ohren zu verankern.

Der weltweit erste Roboter für das Bohren am Kopf – SurgiScope 2000 – wurde in einer Kooperation zwischen TU-Professor Günter Hommel sowie Professor Tim Christian Lueth und Chirurg Professor Jürgen Bier von der Charité der HU Berlin entwickelt. Dr. Andreas Hein hat dafür im Rahmen des Graduiertenkollegs 331 „Temperaturabhängige Effekte in Therapie und Diagnostik“ die Robotersteuerung implementiert.

Bisher war es sehr aufwändig, durch Missbildung oder Unfall verunstaltete Ohren durch künstliche zu ersetzen: Der Chirurg entfernte zunächst das betroffene Ohr, bohrte zwei Löcher in den Schädelknochen und setzte dort Magnetstifte ein. Diese mussten dann mit dem Knochen verwachsen. In einer zweiten Operation legte der Arzt die Implantate frei und nach dem ermittelten Abstand der Stifte im Kopf wurde dann die Ohr-Epithese mit den magnetischen Gegenstücken angefertigt. „Bei diesem Verfahren musste der Patient also zwei Operationen über sich ergehen lassen und außerdem noch mehrere Monate ohne Ohr leben“, erläutert Andreas Hein. Mit den roboterunterstützten Methoden geht der Patient nach der ersten Operation gleich mit seinem neuen Ohr nach Hause. Dies wird durch die hoch präzise Bohrung möglich: Im Computertomographen werden im Knochen hinter dem Ohr besonders dichte Stellen identifiziert, in denen die Implantate sicher sitzen und nicht erst festwachsen müssen. Da nun auch der Abstand der Stifte exakt feststeht, kann die Epithese bereits jetzt in Auftrag gegeben werden. Während der Operation identifiziert der Roboter die vorher festgelegten Stellen für die Bohrung millimetergenau. Das „Auge“ des Roboters ist dabei ein Navigationssystem. LEDs am Kiefer des Patienten und am Bohrer informieren den Roboter ständig über seine Position zum Kopf des Patienten. Bei dem im Roboter erstmals umgesetzten interaktiven Konzept der Werkzeugführung führt der Operateur zwar den Bohrer in der Hand, ein Steuerprogramm verhindert jedoch, das sich das Werkzeug außerhalb der festgelegten Bahnen bewegt und die Bohrung an der falschen Stelle angesetzt wird. Beim Bohren selbst ist wieder allein das Fingerspitzengefühl des Chirurgen gefragt. „Wichtig ist, dass der Roboter so wenig wie möglich auffällt und den gewohnten Ablauf der Operation verändert“, erklärt Andreas Hein.

Basis für den Bohr-Roboter war ein Roboter der Firma Jojumarie, dessen Aufgabe es bisher war, ein Mikroskop zu halten. Für dieses System wurden Instrumentenhalterungen und -führungen für invasive Anwendungen konstruiert und erprobt. Außerdem wurde die Software zur Planung und Ausführung mittels Roboter implementiert.

Erstmals kam „SurgiScope 2000“ im März 2000 zum Einsatz und hat sich inzwischen bereits bei dreizehn Operationen bewährt.

Mit „SurgiScope 2000“ können Ärzte noch mehr tun als Löcher in Knochen bohren. Mit einigen Modifikationen kann der Roboter auch in der Hyperthermiebehandlung von Tumoren eingesetzt werden. Hier kommt es darauf an, den Katheder mit der Wärme- oder Strahlenquelle möglichst exakt im von außen nicht sichtbaren Tumor zu platzieren, um alle Krebszellen abzutöten und gleichzeitig gesundes Gewebe zu schonen. Diese Anwendung des Roboters befindet sich allerdings noch im Entwicklungsstadium.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern Prof. Günter Hommel vom Institut für Technische Informatik der TU Berlin, Tel.: 030/314-73110, Fax: 030/30 314-21116, E-Mail: hommel@cs.tu-berlin.de.