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Single-Port-Chirurgie

Single-Port-Chirurgie
Ansprechpartner:

, Oliver Weede

Projektgruppe:

CoMeT

Förderung:

DFG

Partner:

Prof. A. Meining, Prof. H. Feußner, Prof. T. Lüth, Prof. A. Knoll, Prof. H. Ulbrich

Starttermin:

Mai 2011

Endtermin:

Mai 2014

Die minimal invasive Chirurgie entwickelt sich gegenwärtig mit Blick auf die Traumareduktion zur "Single-Port"-Chirurgie, bei der alle Instrumente gebündelt durch einen einzelnen Zugang (hier: in den Bauchraum) eingeführt werden. Die dafür zu entwickelnden Systeme müssen sich nahtlos in die gewohnten chirurgischen Arbeitsabläufe einfügen, über ein großes Maß an mechanischer Flexibilität verfügen, sowie eine ausreichende Anzahl an Freiheitsgraden aufweisen, um die notwendigen Manipulationen vornehmen und Hindernisse umgehen zu können. Das Projekt "Single-Port-Chirurgie" wird zusammen mit Partnerinstituten der TU München durchgeführt, weitere Informationen finden sich hier. Am IPR wird an folgenden Teilprojekten gearbeitet:

 
 

Haptische Sensorik

Im Rahmen dieses Teilprojektes sollen miniaturisierte Sensoren entwickelt werden, welche taktile und kinästhetische Informationen liefern. Verwendet werden hierfür sogenannte Fiber Bragg Grating (FBG) Sensoren, die mit DMS vergleichbar sind. Dabei werden in Glasfasern Strukturen eingeschrieben, an denen eine bestimmte Wellenlänge des eingesandten Lichts reflektiert wird. Abhängig von der Dehnung dieser Strukturen ändert sich die reflektierte Wellenlänge. Weitere Informationen finden sich hier: http://www.fbgs-technologies.com/pagina.php?parid=676

 

Formsensor

Wie oben erwähnt sollen die Systeme über ein gewisses Maß an Flexibilität verfügen. Damit der Roboter autonome Aufgaben ausführen kann, ist es notwendig, die genaue Position der Instrumente zu bestimmen. Dies soll über einen Formsensor geschehen. Dieser Formsensor besteht ebenfalls aus den o.g. FBG Sensoren, welche entlang der Manipulatoren angebracht sind. An mehreren Stellen wird somit der Biegeradius gemessen, woraus schlussendlich die 6D-Position der Spitze errechnet werden kann.

Auf Basis der entwickelten Sensorik werden die entsprechenden Positionsdaten, taktile und kinästhetische Informationen für eine realistische Darstellung am haptischen Interface aufbereitet, für welches ein taktiles Display entworfen und integriert werden soll. Es wird ein haptisches Modell entwickelt, welches die erfassten Signale in ein für den Interventionalisten realitätsnahes menschliches Empfinden umsetzt.

Am Beispiel der Palpation soll dies demonstriert und evaluiert werden. Durch das haptische Feedback wird die Performanz des Interventionalisten erhöht und damit die Qualität der Operation gesteigert. In vitro Tests werden durchgeführt, um das System zu evaluieren.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an .

 

 

 

Multimodale intuitive Benutzerschnittstelle

Zur Realisierung des Potentials, das ein "Single-Port-System" (SPS) bietet, ist die Erarbeitung von Antworten auf ganz neue Herausforderungen an die Steuerung und Bedienschnittstelle (zum Arzt hin) erforderlich. Für ein sicheres Operieren ist vor allem eine realitätsnahe "Immersion" des Operateurs in den Situs unerlässlich: nur über eine intuitive Bedienung mittels einer multimodalen Schnittstelle zum Operateur wird die inhärente Komplexität des SPS mit seinen vielen Freiheitsgraden beherrschbar. Dafür werden neben einer Instrumentenkinematik und -steuerung eine Kraftrückkopplung und ein taktiles Display benötigt sowie eine Überlagerung von prä- und intraoperativen Daten auf eine 3D-Rekonstruktion des Situs in Verbindung mit Virtual Fixtures.

 

Zusätzlich wird durch eine situierte Analyse des Arbeitsablaufs (Erfassung des Workflows) eine Erkennung des gegenwärtigen "Operationszustandes" berechnet werden, die für antizipatorische Unterstützung des Operateurs herangezogen werden kann.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Oliver Weede.