DFG Projekt: Steuerung eines flexiblen Endoskops
Das DFG Projekt "Steuerung eines flexiblen Endoskops" (DI 1404/2-1, LU 604/24-1) ist eine Zusammenarbeit zwischen der Klinik und Poliklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde (Professor Dietz) am Universitätsklinikum Leipzig und dem Lehrstuhl MIMED (Professor Lueth) an der Technischen Universität München. Das Projekt läuft seit dem September 2009.
Endoskopische Diagnosen in der Hals-Nasen-Ohren Heilkunde
In dem Projekt werden Untersuchungen der Nase und der angrenzenden Luftwege in den Mittelpunkt gestellt. Dabei werden Krankheiten (Tumore, Polypen) im Nasenbereich inspiziert.
Bisherige Untersuchungsmethoden
Zur Diagnose der Nasennebenhöhlen werden standardmäßig Endoskope eingesetzt. Hierzu kommen vorwiegend starre, aber auch flexible Endoskope zum Einsatz. Der Arzt führt ein- bzw. zweihändig das Endoskop mit Kamera und verfolgt an einem Monitor das Bild aus dem Inneren des Kopfes. Das flexible Endoskop wird durch einen Daumenhebel sowie durch Rotation um die Endoskoplängsachse bei gleichzeitigem Vorschub durch den Körper gesteuert.
Der Wunsch nach einer Vereinfachung der Bedienung eines flexiblen Endoskops
Die biegeweiche Eigenschaft flexibler Endoskope macht eine beidhändige Steuerung durch den Arzt notwendig. Während der Diagnose kann die Notwendigkeit bestehen das Endoskop z. B. zur Reinigung aus dem Körper zu ziehen. Das Wiederauffinden der alten Position ist schwierig und aufwendig.
Aufgabenstellung
Ziel des Projektes ist eine Steuerung und bildbasierte Navigation von konventionellen flexiblen Endoskopen.
Ein motorisiertes flexibles Endoskop
Das im Rahmen des Projekts verfolgte Konzept basiert darauf ein flexibles Endoskop mittels eines aufsteckbaren Moduls zu motorisieren und von außen ansteuerbar zu machen ohne die für den Arzt gewohnte Handhabung grundlegend zu ändern.
Motorisiertes Steuern des Endoskops
Die Spitze des Endoskops kann über einen Taster im Handgriff gelenkt werden. Die Drehung um die Endoskoplängsachse kann über einen zweiten Taster bedient werden. Dadurch wird der gesamte Bewegungsbereich abgedeckt. Durch die Auswertung der Endoskopbilder soll die Endoskopspitze eine definierte Zielposition während des manuellen Vorschubs durch den Arzt erreichen können.
Alleinstellung
Ein derartiges System ist bisher weder technisch noch klinisch publiziert worden.
Hypothese
Im Rahmen des Projektes soll geklärt werden, ob dieser neuartige Ansatz für die Untersuchung der oberen Atemwege vorteilhaft für Patient oder Chirurg eingesetzt werden kann. Kritische Fragen sind: Hat das System eine OP-Entscheidung verändert? Hat das System die Sicherheit des Eingriffs erhöht? Konnte die OP bei gleicher Qualität schneller durchgeführt werden?
Experiment und Messung:
In einem Experiment wurde die manuelle Steuerung des flexiblen Endoskops mit der Steuerung über einen Joystick verglichen. Dabei mussten elf Probanden fünf unterschiedliche Punkte auf Zeit anfahren.
Ergebnisse
Es konnte keine signifikanter Unterschied zwischen den gemessenen Zeiten der manuellen Steuerung und der Steuerung durch einen Joystick gemessen werden.
Publications:
Eckl, R.; Gumprecht, J.D.J.; Strauss, G.; Hofer, M.; Dietz, A.; Lueth, T.C.;, "Comparison of manual steering and steering via joystick of a flexible rhino endoscope," Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2010, Annual International Conference of the IEEE , vol., no., pp.1234-1237, Aug. 31 2010-Sept. 4 2010.
Eckl, R.; Gumprecht, J.D.J.; Strauss, G.; Hofer, M.; Dietz, A.; Lüth, T.C. (2010) „Eignet sich ein Joy-stick zur Steuerung eines flexiblen Endoskops?“, in Automatisierungstechnische Verfahren für die Medizin, 9. Workshop, Tagungsband, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 17 (Biotechnik / Medizintechnik), Nr. 279, pp. 59-60.