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EMK
Institut für Elektromechanische Konstruktionen (EMK)
Technische Universität Darmstadt
Teilprojekt: Intrakorporaler Manipulator (INKOMAN) in MIN
 
Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing.
H.F. Schlaak
Tel.:   06151 - 162696
Anschrift
Merckstrasse 25
61283 Darmstadt
www.emk.tu-darmstadt.de
www.emk............./inkoman

        
 
Zielsetzung/ Entwicklungsaufgabe
Ziel ist die Entwicklung eines laparoskopischen Operationsinstrumentes für die minimal-invasive Chirurgie, das dazu beiträgt, die Einschränkungen der konventionellen Laparoskopie, wie begrenzter Bewegungsraum, Verlust des Tastsinns und unergonomische Arbeitshaltung zu kompensieren. Hierzu werden aktuelle Forschungsergebnisse aus den Gebieten der miniaturisierten Positioniersysteme sowie der Sensorik und aktiven Mensch-Maschine-Schnittstelle zusammen geführt.
Die anvisierte Handhabung des intrakorporalen Manipulators ist wie folgt: Nachdem der Chirurg das Instrument in den Situs gebracht hat, kommt das Positioniersystem für den eigentlichen Eingriff zum Einsatz um aufgrund seiner zusätzlichen Freiheitsgrade, z. B. im Rahmen der Leberresektion neuartige anatomische Resektionsformen auf Basis der Planungsdaten der Schnittebenen zu ermöglichen. Das den Manipulator haltende Instrument ist dabei extrakorporal mechanisch oder durch eine Assistenz fixiert. Durch die erhöhte Positioniergenauigkeit ist es dem Chirurgen möglich, die von den Planungsdaten vorgegebenen Sicherheitsabstände exakt einzuhalten und somit den tumorfreien Rand auf Werte unter 5mm zu reduzieren.
 
Problemlösung/Anwendungsnutzen
Die intrakorporale Einheit des Systems besteht im wesentlichen aus einer teils monolithisch gefertigten Kinematik, welche parallele und serielle Strukturen kombiniert. Die Fertigungstechnik ermöglicht eine kostengünstige Produktion und die Kombination aus Gelenken und Wirkketten in einem Arbeitsgang. Die Integration miniaturisierter Aktoren und die dabei notwendigen Montageschritte werden optimiert. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf neuartigen Antriebskonzepten, wie thermische, fluidische oder piezoelektrische. Ziel der Einheit ist es, eine im Rahmen des Projektes zu spezifizierende Anzahl an Freiheitsgraden rein intrakorporal zu verwirklichen. Das System wird mit einer Kraftsensorik im Bereich der Kinematik bzw. der Instrumentenspitze ausgestattet sein, welche es ermöglicht eine Messgröße der bei der Manipulation auftretenden Kräfte zu ermitteln. Für die Sensorik kommen sowohl piezoresistive als auch optische Prinzipien in Betracht. In Kombination mit dem im Projekt zu entwerfenden aktiven Bedienelement mit niedriger mechanischer Admittanz  besteht somit die Möglichkeit einer taktilen Informationsvermittlung an den Chirurgen.

Das im Rahmen dieses Projektes angestrebte Instrument ist neuartig in vielerlei Hinsicht. Durch die Ergänzung lapaorkopischer Instrumente um intrakorporale Freiheitsgrade ist ein weiterer Einfluss auf andere Felder der minimal-invasiven Chirurgie zu erwarten. Die Konzepte der Kraftrückkopplung auf das Bedienelement sind bisher nur in makroskopischen Aufbauten realisiert und in keiner kommerziellen Entwicklung vorhanden. Neue Behandlungsfelder durch die erhöhte Flexibilität und Sicherheit bei einem Umgang mit dem vorgestellten Instrument sind wahrscheinlich.
 
 
Termine
14.03 2010 BVM 2010 - Bildverarbeitung für die Medizin
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