Single-Port System für gastroenterologische und viszeralchirurgische endoskopische Interventionen
Das Single-Port Projekt ist ein interdisziplinäres Projekt mit Partnern aus der Chirurgie und der Medizintechnik:
· II. Med. Klinik und Poliklinik, Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München
· Chirurgische Klinik und Poliklinik, Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München
· Lehrstuhl für Echtzeitsysteme und Robotik, Technische Universität München
· Lehrstuhl für Angewandte Mechanik, Technische Universität München
· Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik, Karlsruher Institut für Technologie
Minimalinvasive Eingriffe im Bereich der Gastroenterologie
In dem Projekt werden primär Eingriffe am Magen sowie Dickdarm betrachtet. Zur Entfernung von Tumoren z.B. im Magen werden Endoskopische Eingriffe durchgeführt.
Eingriffe am Magen: Endoskopische Submucosa-Dissektion (ESD) und Viszeralchirurgie: Laparoskopische Sigma-Resektion (LSR)
Interventionen durch natürliche oder künstliche Körperöffnungen erfordern miniaturisierte Instrumente mit ausreichender Kraftübertragung, hoher Präzision und hinreichender Bewegungsfreiheit. Es besteht der Wunsch nach einer Vielzahl von verfügbaren Freiheitsgraden der Instrumente im Inneren des Körpers.
Aufgabenstellung
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines flexiblen Single-Port Systems für endoskopische Eingriffe. Ein mechatronisches System zum Führen und Bewegen flexibler Instrumente und Optiken innerhalb des Körpers soll entwickelt werden.
Single Port Roboter
Auf ein handelsübliches Endoskop wird ein flexibler Schlauch mit zwei aktiv bewegbaren Arbeitskanälen (Manipulatoren) integriert. Des Weiteren soll ein aktiver Arbeitskanal realisiert werden, mit dem sich eine Optik ausrichten lässt.
Alleinstellung
Die Entwicklung von flexiblen Manipulatoren und Robotern erfolgt mittels selektivem Lasersintern SLS.
Hypothese
Im Rahmen des Projekts soll ein flexibler Roboter entwickelt werden, welcher in der Lage ist endoskopische Instrumente zu aktuieren. Basierend auf einer intelligenten Kinematiksynthese, einer bewussten Auswahl von aktiven und passiven Freiheitsgraden und einem bewussten Verzicht auf bestimmte Freiheitsgrade soll die Systemkomplexität stark gesenkt werden.
Experiment und Messung
In den ersten Experimenten soll die Realisierung von einteilig gedruckten Kinematiken zum führen endoskopischer Instrumente gezeigt werden. Ziel ist es verschiedene handelsübliche Instrumente zu führen.
Ergebnis
Einteilig über selektives Lasersintern hergestellte Kinematiken aus Polyamid sind geeignet endoskopische Instrumente zu führen und lassen sich z.B. über Bodenzüge ansteuern.
Publications:
Roppenecker, D.B., Meining, A., Horst, G., Ulbrich, H. & Lueth, T.C., (2012): Interdisciplinary development of a Single-Port Robot. In Procedings of the 2012 International Conference on Robotics and Biomimetics December 11-14, 2012, Guangzhou, China; pp. 612-617. Best Paper Award at ROBIO 2012.
Mattias F. Traeger, Daniel B. Roppenecker, Tim C. Lueth (2012): "A Laser Sintered Miniature Gear Hub for a Surgical Robot and the Maximum Torque it Can Transmit". In Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics December 11-14, 2012, Guangzhou, China; pp.:1062-1067
Roppenecker, D.B., Traeger, M.F. & Lueth, T.C., (2012): HOW TO DESIGN AND CREATE A CARDAN SHAFT FOR A SINGLE PORT ROBOT. Proceedings of ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE 2012), Houston, TX, USA: 2012, S. Digital Proceedings. PAPER-ID: IMECE2012- 87654.
Meining A., Roppenecker D., Schneider A., and Lüth T.C. (2012): A New Instrument for Endoscopic Submucosal Dissection: The "Endo-Dissector" (with video), submitted to GI Endoscopy.