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| 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. |
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| 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. |
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