Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

«Instrumentenflug» zum Innenohr

16.03.2017

Chirurgen und Ingenieure des Inselspitals und des ARTORG Center for Biomedical Engineering Research der Universität Bern haben gemeinsam einen hochpräzisen Operationsroboter für die Cochlea-Implantation entwickelt. Die Forschungsarbeit zur weltweit ersten, erfolgreich durchgeführten roboterassistierten Cochlea-Implantation wird am 15. März in der Fachzeitschrift «Science Robotics» publiziert.

Um ein Cochlea-Implantat in das Ohr eines tauben Patienten einzubringen, muss ein Hals-, Nasen-, Ohrenchirurg hinter der Ohrmuschel manuell einen sehr exakten Zugang durch den Schädelknochen bis ins Innenohr herstellen. Einerseits muss dabei ausreichend Knochen entfernt werden, um die notwendige Sicht auf das Innenohr zu gewährleisten, andererseits müssen Verletzungen von im Knochen verlaufenden Nerven vermieden werden.


CI-Roboter im Einsatz: Gelb: Gesichtsnerv; Orange: Geschmacksnerv; Hellblau: Cochlea; Dunkelblau: Hintere Wand äusserer Gehörgang; Lila: Gehörknöchelchen; Grün: Geplante Trajektorie; Grau: Bohrstück.

ARTORG Center for Biomedical Engineering Research, Universität Bern


Roboter ausgerichtet auf die geplante Trajektorie auf dem Phantommodell.

ARTORG Center for Biomedical Engineering Research, Universität Bern

Die Implantatelektrode wird danach in die Hörschnecke (Cochlea) eingebracht und ermöglicht dem Patienten das Hören. Ziel des Berner Forschungsprojektes war es, zu untersuchen ob neuartige, computer- und robotergestützte Ansätze zu einem verbesserten und reproduzierbareren Operationsergebnis beitragen können.

Instrumente führen den Chirurgen in die Hörschnecke

Zunächst wird in Computertomographiebildern des Patienten ein Tunnel von hinter dem Ohr bis direkt in die Cochlea definiert. Der Durchmesser dieses Tunnels beträgt beim Eingang 2.5mm, in der Cochlea noch 1.8mm. Er führt unmittelbar zwischen dem Gesichtsnerv und dem Geschmacksnerv hindurch. Die Implantatelektrode kann dadurch in einem definierten Eintrittswinkel in die Hörschnecke eingeführt werden. Diese geplante Trajektorie wird dann während der Operation mit einem Roboter gebohrt.

Auf Grund der engen Platzverhältnisse im Schädel und Innenohr muss der Roboter auf wenige Zehntelmillimeter genau bohren können. Für den Chirurgen gibt es hier keine direkten visuellen Kontrollmöglichkeiten. Um beim Bohrvorgang die nötige Sicherheit zu gewährleisten, sind deshalb dezidierte und voneinander unabhängige Sicherheitsmechanismen erforderlich, die in diesem Verfahren erstmalig zur Anwendung kommen. Dies ist vergleichbar mit dem Instrumentenflugprinzip eines modernen Flugzeugs, das auch bei fehlenden Sichtverhältnissen eine sichere Flugzeugführung gewährleistet.

Dreifaches Sicherheitsdispositiv

Im Robotersystem greifen dazu drei Sicherheitssysteme ineinander: Ein extrem genaues Kamerasystem misst die Positionen von Roboter und Patient und steuert darüber die Roboterbewegungen. Über ein Kraftmess-System werden die Bohrkräfte gemessen und mit der erwarteten Knochenstärke verglichen. Zudem sendet ein Nervenstimulationssystem schwache elektrische Impulse in den Knochen und misst die entstehenden Rückkopplungen. «Nur aus allen Informationen zusammen können wir ableiten, ob der Roboter auf dem vorgeplanten Weg ist», erklärt Prof. Stefan Weber vom ARTORG Center for Biomedical Engineering Research der Universität Bern.

Translation in den OP durch multidisziplinäres Team

«Diese erste roboterassistierte Cochlea-Implantation ist das Ergebnis einer Dekade gemeinsamer interdisziplinärer Forschung von Ingenieuren, Chirurgen, Neuroradiologen, Neurologen und Audiologen», sagt Prof. Marco Caversaccio von der Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten, Kopf- und Halschirurgie am Inselspital Bern. Die Technologie durchlief nach der Entwicklung mehrere vorklinische Testphasen, um die Systeme vor ihrer Einführung in den Operationssaal zu prüfen.

«Unser Schritt in die Klinik ist ein erfolgreiches Beispiel der Translation von Forschungsarbeiten», so Caversaccio. In den Folgestudien des Projekts – wie zum Beispiel Anwendungen zur Wirkstoffdosierung im Innernohr – sollen neue biomedizinische Ergebnisse mit Hilfe des Schweizer Nationalen Zentrums für Translationale Medizin und Unternehmertum, sitem-insel AG gefördert werden (http://www.sitem-insel.ch).

Angaben zur Publikation:

Stefan Weber, Kate Gavaghan, Wilhelm Wimmer, Tom Williamson, Nicolas Gerber, Juan Anso, Brett Bell, Arne Feldmann, Christoph Rathgeb, Marco Matulic, Manuel Stebinger, Daniel Schneider, Georgios Mantokoudis, Olivier Scheidegger, Franca Wagner, Martin Kompis, Marco Caversaccio: Instrument flight to the inner ear, Science Robotics, 15. März 2017, doi: 10.1126/scirobotics.aal4916
http://robotics.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/scirobotics.aal4916

Weitere Informationen:

https://youtu.be/9tP-_gibFmI
http://www.unibe.ch/aktuell/medien/media_relations/medienmitteilungen/2017/index...

Nathalie Matter | Universität Bern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Deutschlandweit erstes Gerät für hoch fokussierten Ultraschall bei Tremor und Parkinson
11.04.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Nuklearmedizinische Herzuntersuchungen – Neue Techniken, größere Präzision
09.04.2018 | Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Im Focus: Basler Forschern gelingt die Züchtung von Knorpel aus Stammzellen

Aus Stammzellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen lassen sich stabile Gelenkknorpel herstellen. Diese Zellen können so gesteuert werden, dass sie molekulare Prozesse der embryonalen Entwicklung des Knorpelgewebes durchlaufen, wie Forschende des Departements Biomedizin von Universität und Universitätsspital Basel im Fachmagazin PNAS berichten.

Bestimmte mesenchymale Stamm-/Stromazellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen gelten als äusserst viel versprechend für die Regeneration von Skelettgewebe....

Im Focus: Basel researchers succeed in cultivating cartilage from stem cells

Stable joint cartilage can be produced from adult stem cells originating from bone marrow. This is made possible by inducing specific molecular processes occurring during embryonic cartilage formation, as researchers from the University and University Hospital of Basel report in the scientific journal PNAS.

Certain mesenchymal stem/stromal cells from the bone marrow of adults are considered extremely promising for skeletal tissue regeneration. These adult stem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Mai zum 7. Mal an der Hochschule Stralsund

12.04.2018 | Veranstaltungen

Materialien erlebbar machen - MatX 2018 - Internationale Konferenz für Materialinnovationen

12.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Laser erzeugt Magnet – und radiert ihn wieder aus

18.04.2018 | Physik Astronomie

Neue Technik macht Mikro-3D-Drucker präziser

18.04.2018 | Physik Astronomie

Intelligente Bauteile für das Stromnetz der Zukunft

18.04.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics