STS - Entwicklung eines sensorintegrierten, intelligenten Sicherheits-Trepanationssystems
Die Entwicklung eines Instrumentes, das Neurochirurgen einen schonenden und sicheren Zugang zum Schädelinneren ermöglicht, ist Ziel dieses Projektes. Damit soll die Gefahr von Komplikationen bei verschiedenen neurochirurgischen Operationen (z. B. der Therapie von Hirntumoren und -schwellungen) reduziert werden.
Das Projekt ist einer der Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2007 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Die Eröffnung des Schädels als eine der ersten Maßnahmen bei einer neurochirurgischen Operation dient dem Zugang in das Schädelinnere, um dort die eigentlichen therapeutischen Maßnahmen durchführen zu können. Dabei ist die harte Hirnhaut (Dura Mater), die unmittelbar unter dem Schädelknochen liegt und das Gehirn schätzt, besonders gefährdet. In vielen Fällen treten ungewollte Verletzungen dieser Hirnhaut auf, die dann zusätzlich versorgt werden müssen.
In Kooperation mit der Neurochirurgischen Klinik der medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg und der Aachener SurgiTAIX AG soll daher im Rahmen dieses Vorhabens ein sensorintegriertes, intelligentes mechatronisches Instrument mit automatischer Tiefen- und Neigungskontrolle zur handgeführten Eröffnung des Schädelknochens (Sicherheits-Trepanationssystem STS) entwickelt werden. Dadurch soll sowohl der sichere Schutz der Dura Mater während des Trepanationsprozesses gewährleistet werden, als auch moderne Verfahren zur Erreichung höchstmöglicher Genauigkeit und Zuverlässigkeit zur Anwendung kommen.
Das Konzept sieht vor, unter Nutzung präoperativ gewonnener Bildinformationen die aktuelle Schädeldicke abhängig von der Position des Instrumentes zu erkennen und dementsprechend Schnitttiefe und -winkel automatisch anzupassen (extrinsische Sicherheit). Optional kann die Knochendicke durch ins Instrument integrierte Sensorik (z.B. Ultraschall) erfasst werden. Zudem soll zum weiteren Schutz eine neuartige weich- gewebeschonende Säge als Schneidwerkzeug verwendet werden (intrinsische Sicherheit).
Das Wissen und die Erfahrung des chirurgischen Anwenders ergänzen sich hierbei in Interaktion mit dem semiautomatischen, navigierten Trepanationssystem zu einem optimierten Workflow.
Partner
- SurgitAIX AG, Aachen
- Universitätsmedizin Mannheim, Klinik für Neurochirurgie, Medizinische Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg
Förderung
Das Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen 01EZ0841 gefördert.
(Laufzeit: 7/2008-6/2010)
Patent
- A. Follmann, S. Heger & K. Radermacher: Vorrichtung und Verfahren zur Materialbearbeitung. 2007 (DE 10 2007 050 017)
Publikationen
- A. Korff: Synergistische Führung eines mechatronischen Osteotomieinstruments auf Basis multimodaler Informationen. In: S. Leonhardt, K. Radermacher & T. Schmitz-Rode (ed.): 22, Aachener Beiträge zur Medizintechnik (ISBN 978-3-8440-2816-4), Shaker, 2014, pp. 196
- A. Follmann: Ein mechatronisches System zur semiaktiven Schädeltrepanation. In: S. Leonhardt, K. Radermacher & T. Schmitz-Rode (ed.): 12, Aachener Beiträge zur Medizintechnik (ISBN 978-3-8440-1164-7), Shaker, 2012, pp. 174
- A. Follmann, A. Korff, T. Fuertjes, S.C. Kunze, K. Schmieder & K. Radermacher: A Novel Concept for Smart Trepanation. Journal of Craniofacial Surgery, 2012, 23(1), pp. 309-314 [DOI: 10.1097/SCS.0b013e318241dc53]
- T. Fürtjes, A. Korff, A. Follmann, J. Benzenberg, K. Schmieder & K. Radermacher: Line of sight optimization for a hand-held tool for neurosurgery. Proceedings CARS (Suppl. 1), 6, 2011, pp. 190-192
- A. Korff, A. Follmann, T. Fürtjes, D. Habor, S.C. Kunze, K. Schmieder & K. Radermacher: Concept and evaluation of a synergistic controlled robotic instrument for trepanation in neurosurgery. Proc. IEEE Int Robotics and Automation (ICRA) Conf, 2011, pp. 6258-6263 [DOI: 10.1109/ICRA.2011.5979623]
- A. Follmann, W. Lauer, A. Korff, T. Fürtjes, S. Kunze, K. Schmieder & K. Radermacher: Benutzerinteraktion und Evaluierung eines semiautomatischen Trepanationssystems. In: O. Burgert, L. Kahrs, B. Preim & J. Schipper (ed.): 9. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie e.V., 2010, pp. 31-34
- A. Follmann, A. Korff, T. Fuertjes, W. Lauer, S.C. Kunze, K. Schmieder & K. Radermacher: Evaluation of a synergistically controlled Semiautomatic Trepanation System for Neurosurgery. Proceedings of the 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2010, pp. 2304-2307
- A. Follmann, A. Korff, S. Kunze, K. Schmieder & K. Radermacher: Protection of dura mater using a semiautomatic trepanation system. In: H.U. Lemke (ed.): International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, 5(Supplement 1), 2010, pp. 311-312
- A. Korff, R. Elfring, S. Lindhorst, A. Follmann, K. Schmieder & K. Radermacher: Hybrid position control for a synergistic trepanation tool. In: H.U. Lemke (ed.): Int J Comput assist Radiol Surg(Suppl), 2010, pp. 111-112
- A. Korff, A. Follmann, L. Winter, M. de la Fuente, K. Schmieder & K. Radermacher: Real-Time Determination of Skull Thickness for a Manually-Navigated Synergistic Trepanation Tool. Proceedings of the 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2010, pp. 2300-2303
- A. Follmann, A. Janß, A. Korff, K. Schmieder & K. Radermacher: User-Interaction of a Semiautomatic Trepanation System. In: O. Dössel & W.C. Schlegel (ed.): IFMBE Proceedings of 11th International World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering (WC2009), 25/VI, 2009, pp. 173-176
- A. Follmann, J. Little, A. Korff, K. Schröder, M. Engelhardt & K. Radermacher: Synergistic Control - Semiautomatische Navigation eines neuartigen Trepanationsinstrumentes. In: D. Bartz, S. Bohn & J. Hoffmann (ed.): CURAC08 - Tagungsband, 2008, pp. 111-112