Zwei In-vivo-Kameraroboter, die von den Aquanauten während der NEEMO-Mission eingesetzt wurden. Bildnachweis: Rentschler et al. © IEEE 2008.

Durch das Anbringen eines millimetergroßen Kameraroboters an einer Leine haben Wissenschaftler eine Möglichkeit entwickelt, Personen mit nicht-medizinischem Hintergrund an nahezu jedem Ort minimalinvasive Operationen durchzuführen. Im Gegensatz zu raumgroßen und teuren Operationsrobotern sind Mini- In-vivo- Roboter kostengünstig und mobil genug, um Notoperationen fast überall, vom Schlachtfeld bis in den Weltraum, durchführen zu können.

Die Forscher der Universität von Nebraska hoffen, dass die kostengünstige Version des chirurgischen Robotersystems von da Vinci die Vorteile der roboterunterstützten Chirurgie noch umfassender nutzen und die Türen für Telesurger öffnen wird, die zuvor unmöglich waren. In einer kürzlich durchgeführten Studie bewertete das Team die Benutzerfreundlichkeit und den Zeitaufwand für die Durchführung einfacher Bauchoperationen mit den In-vivo-Kamerarobotern. Ihre Ergebnisse wurden kürzlich in einer Ausgabe der IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine veröffentlicht .

„Ein neuer Bereich der chirurgischen Robotik konzentriert sich darauf, Roboter vollständig im Patienten zu platzieren“, schrieb Mark Rentschler et al. in ihrem Arbeitszimmer. „ In-vivo- Roboter sind klein, kostengünstig und leicht zu transportieren, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass diese Technologie in größerem Umfang eingesetzt werden kann. . . . Die Verwendung dieser Roboter kann potenziell das Trauma von Patienten in traditionellen medizinischen Zentren verringern, und die Größe der Roboter macht sie ideal für den Transport zu und die Verwendung in abgelegenen oder rauen Umgebungen. “

Die Forscher testeten die Miniroboter an drei NASA-Astronauten und einem Chirurgen, die eine Langzeittraining in einem Unterwasserlebensraum absolvierten, dem NASA-Einsatz für extreme Umweltbedingungen (NEEMO), der sich 20 Meter unter Wasser vor der Küste von Key Largo, Florida, befindet. Die vier „Aquanauten“ erhielten eine kurze Einweisung in die Durchführung von zwei Operationen - Darminspektion und Dehnung und Dissektion - und wurden auch dahingehend bewertet, wie gut sie eine weitere Operation - eine Blinddarmoperation - durchführen konnten, für die sie keine Einweisung erhielten.

Im Test führten die Aquanauten die Operationen an synthetischen Materialien in einem Bauchraumsimulator durch und wurden per Videokonferenz vom Team der Universität von Nebraska in Omaha telementiert. Die Besatzung setzte zwei Roboter ein: Der eine hatte einen Durchmesser von 20 mm und eine Länge von 110 mm, der andere einen Durchmesser von 15 mm und eine Länge von 60 mm. Beide Roboter wurden mit einer CMOS-Kamera ausgestattet und durch eine Trokaröffnung in die Bauchhöhle eingeführt (die im künstlich aufgeblasenen Zustand 20 x 15 x 8 cm misst). Durch die Steuerung der Roboter mit einem Joystick oder einem Schalter konnten die Besatzungsmitglieder verschiedene Blickwinkel erkennen und den Fokus der Bilder einstellen, wobei sie eine Rückmeldung mit 30 Bildern pro Sekunde erhielten.

Die Besatzungsmitglieder führten die gleichen Operationen auch mit einem Standard-Laparoskop durch - einem in den Körper eingesetzten Tubus, in dem eine Kamera verwendet werden kann. Die Ergebnisse zeigten, dass die Besatzungsmitglieder mit beiden Systemen etwa die gleiche Genauigkeit erzielten, die Kameraroboter jedoch die Besatzungsmitglieder in die Lage versetzten, bei allen drei Operationen erheblich schneller zu arbeiten. Eine schnellere Durchführung von Operationen könnte das Trauma des Patienten und das Infektionsrisiko minimieren.

Ein weiteres bemerkenswertes Ergebnis war, dass die Besatzungsmitglieder die Blinddarmentfernung erfolgreich durchführen konnten, obwohl sie nicht in diesem Verfahren geschult worden waren. Dieser Erfolg zeigt, dass mit Telementoring Personen, die über Grundkenntnisse verfügen, in die Lage versetzt werden können, auf ihren Kenntnissen aufzubauen, um komplexere Verfahren durchzuführen.

"Die Ergebnisse des Telementorings haben gezeigt, dass Nichtchirurgen, die mit einer bestimmten Fähigkeit trainiert wurden, telementiert werden können, um auf dieser Fähigkeit aufzubauen und ein komplexeres laparoskopisches Verfahren mit In-vivo-Robotern durchzuführen", schloss der Forscher. "Die kombinierten Ergebnisse dieser Tests legen nahe, dass der Einsatz von Miniatur-Operationsrobotern anstelle von Standard-Laparoskopie-Operationsgeräten ohne Leistungseinbußen möglich ist."

Das Team hofft, in Zukunft weitere Entwicklungen für das Mini - In - vivo - Robotersystem hinzufügen zu können, wie z. B. Aufgabenhilfe (bei der der Roboter zum Manipulieren von Gewebe verwendet werden kann), Fernsteuerung (bei der der Roboter ferngesteuert wird) und eine gewisse Autonomie (bei der der Roboter kann einige Entscheidungen selbst treffen). Dank dieser winzigen Roboter kann eine Notfalloperation eines Tages in extremen Umgebungen durchgeführt werden und Leben retten, wo dies sonst unmöglich wäre.

Weitere Informationen : Rentschler, Mark E., Platt, Stephen R., Berg, Kyle, Dumpert, Jason, Oleynikov, Dmitry und Farritor, Shane M. „Miniatur-In-vivo-Roboter für entfernte und raue Umgebungen.“ IEEE-Transaktionen zur Informationstechnologie in Biomedicine, Bd. 1, Januar 2008.

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