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Einleitung: Schwierige perkutane Nierenpunktionen, die die Führung durch eine Schnittbildgebung erfordern, werden in der klinischen Routine immer häufiger. Ziel dieser Studie war es, die Machbarkeit Roboter-assistierter CT-gestützter Punktionen (RP) an einem ex-vivo-Nierenmodell zu testen [zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL]

Hohe Investitionskosten für die benötigte Virtual Reality (VR)-Hard- und Software und die nur begrenzte Einsetzbarkeit dieser Komponenten für andere Anwendungen beschränken gegenwärtig den Einsatz von VR in Klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU). Die Kopplung von Simulationssystemen an VR und realen Steuerungssystemen zur Teleoperation von Maschinen/Anlagen ist ein wesentliches Forschungsgebiet, das am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart, vorangetrieben wird. Dabei werden Applikationen für die Industrie, die PC-basiert arbeiten und somit die Produkt- und Produktionsentwicklung mit VR wirtschaftlich interessant machen, entwickelt.

In der Minimal Invasiven Chirurgie (MIC) lassen sich bis heute viele Eingriffe mit hohen Präzisionsanforderungen nicht manuell durchführen. Zur Unterstützung des Chirurgen wird daher seit einigen Jahren der Einsatz von Robotern untersucht. Bisher ist die Programmierung und Überwachung des Roboters speziell für Operationen im Weichgewebe nicht möglich. Einer der wesentlichen Gründe hierfür ist das Fehlen geeigneter Navigationsdaten aus dem sich ständig verändernden Operationsfeld. Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung eines alternativen Messverfahrens und der Untersuchung der Integrierbarkeit des Verfahrens in die Abläufe der roboterassistierten MIC. Für die Navigation werden heute vorwiegend Daten vom Computertomographen (CT) oder Magnetresonanztomographen (MRT) verwendet, in die die Bahnplanungsdaten vom Chirurgen eingetragen werden. Die CT- oder MRT- Aufnahmen werden hierfür in der Regel vor Beginn des Eingriffs erstellt. Aktuelle Veränderungen der geometrischen Gewebestrukturen, z. B. durch Pulsbewegungen, Schwerkraft oder chirurgische Maßnahmen, können deshalb nicht mehr für die Bahnplanung berücksichtigt werden. Daher lassen sich heute roboterassistierte Operationen speziell in elastischen und empfindlichen Gewebe oder bei sich bewegenden Organen in der Regel nicht durchführen. In dieser Arbeit wird ein alternativer Ablauf bei der Planung und Durchführung des Robotereinsatzes entworfen, der eine kontinuierliche Erfassung der Operationsumgebung voraussetzt. Für die Datenakquisition wird ein neuartiges Messverfahren auf Basis der Laser-Triangulation entwickelt und untersucht, das eine räumliche Vermessung der Oberflächen vor der Instrumentenspitze auch unter den Störeinflüssen des Operationsfeldes ermöglicht. Das Konzept für ein Instrument mit integriertem Sensor für den Einsatz in der MIC wird als Funktionsmuster umgesetzt, um die Einflüsse der Miniaturisierung des Sensors auf das Messverfahren zu untersuchen. Schließlich wird mit dem Entwurf einer Benutzerschnittstelle gezeigt, dass nach einer Registrierung der Messdaten mit dem Videoendoskopbild ein durchgängiger Navigationsvorgang durchführbar ist., In keyhole surgery many applications, which require a high precision, cannot be performed manually. As a result, it makes sense to implement robots as assistants in keyhole surgical operations. However, it is due to technical reasons that programming and monitoring of robots for keyhole surgery has not yet been realized. One of the most important reasons for that is the lack of capable navigation data of the constant changing operating field, which are required for the navigation of robots. This work is concerned with developing a measuring technique which would supply the data required to enable robots to be used in keyhole surgery in the future. Today data from computer tomography (CT), magnetic resonance tomography (MRT) are used for the navigation of surgical robot systems. Usually CT or MRT data are acquired before the start of the operation, so that the changes in the geometry of structures which alters constantly during the operation under the influence of effectors, pulse or gravity, can not be taken into account for the robot path planning. Normally a robot assisted keyhole surgery can not be performed especially in regions with elastic and sensitive soft tissue today. In this work an alternative procedure for planning and accomplishment for the use of robots in keyhole surgery is designed, which assumes a continuous scan of the operating field. For the data acquisition during this procedure a measuring technique based on laser triangulation has been developed and evaluated, that can be integrated into the tip of an instrument. The sensor measures the tissue surface in front of the instrument, whereas the influence of disturbing environmental conditions on the measurement properties are taken into account. A functional model of an instrument has been realized to demonstrate the miniaturization of the sensor and the influence on the sensor’s accuracy. At least a graphical user interface has been used for testing the ability of the overall system to be integrated into clinical keyhole surgery procedures.

In minimally invasive surgery, a higher degree of accuracy is required by surgeons both for current and for future applications. This could be achieved using either a manipulator or a robot which would undertake selected tasks during surgery. However, a manually-controlled manipulator cannot fully exploit the maximum accuracy and feasibility of three-dimensional motion sequences. Therefore, apart from being used to perform simple positioning tasks, manipulators will probably be replaced by robot systems more and more in the future. However, in order to use a robot, accurate, up-to-date and extensive data is required which cannot yet be acquired by typical sensors such as CT, MRI, US or common x-ray machines. This paper deals with a new sensor and a concept for its application in robot-assisted minimally invasive surgery on soft tissue which could be a solution for data acquisition in future.

Der Ausgangspunkt für die Entwicklung eines 3D-Scanners für die Endoskopie lag ursprünglich in der Untersuchung von präzisen und echtzeitfähigen Navigationssystemen für den Einsatz in der roboterassistierten minimal invasiven Chirurgie (MIC).

Bei typischen Laborarbeitsplätzen in der Forschung oder Produktion ist der Mensch u.a. wegen seiner Flexibilität nicht zu ersetzen. Gleichzeitig macht der mensch Fehler und braucht für die Durchführung bestimmter Tätigkeiten mehr Zeit oder stellt eine häufige Fehlerquelle dar. Die Informationstechnik eröffnet neue Wege zur Unterstützung des Mitarbeiters im Labor ohne die positiven Eigenschaften zu unterdrücken. Der Beitrag befasst sich sowohl mit einem theoretischen Lösungskonzept als auch mit einem praktischen Lösungsbeispiel, dass am Fraunhofer IPA realisiert wurde.

Die Potenziale mobiler Datenerfassung kommen insbesondere bei der Optimierung von Geschäftsprozessen und im Produktionsanlauf zur Geltung: Planungsprozesse werden verbessert und die Raktionsgeschwindigkeit im Anlauf erhöht.

Für die Entwicklung und Planung von Produktionsprozessen und -anlagen sind die intensive Zusammenarbeit und der Datenaustausch zwischen Vertretern verschiedener Fachdisziplinen erforderlich. Das Projekt "Prozess- und Anlagenkonfiguration zur kooperativen Betriebsleitung" (KoKoBel) verfolgt das Ziel, mit neuen informationstechnischen Methoden und Werkzeugen sowie mit einem kooperativen Arbeitsplatz zur Verbesserung von Prozessen wie Projektierung, Layoutplanung, Konstruktion und Entwicklung beizutragen.

Roboter haben die industriellen Produktionsmethoden revolutioniert. Sie haben jedoch auch in der operativen Medizin Einzug gehalten. Manipulatoren werden beispielsweise in den laparoskopischen Chirurgie und in der Herz-Thorax-Chirurgie eingesetzt. Aufgrund ihrer Präzision, fehlenden Ermüdung und Schnelligkeit, werden Roboter in der Orthopädie und Unfallchirurgie bereits verwendet. Sie besitzen jedoch auch ein großes Anwendungspotenzial in anderen operativen Fachdisziplinen, wie beispielsweise der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde. Bei entsprechender Einbindung in die Routine wird die Robotik einen Evolutionssprung in der operativen Medizin bedeuten.

Roboter haben bereits in viele Bereiche des Lebens Einzug gehalten. Mit dem Bild des anthropomorphen Roboters aus "Krieg der Sterne" haben die Medizinroboter jedoch nichts gemeinsam. Es wird zwischen Manipulatoren, die nach dem Master-Slave-Prinzip arbeiten, und den eigentlichen Robotern unterschieden, bei denen es sich um "automatisch gesteuerte frei programmierbare Mehrzweckmanipulatoren" handelt, die "in drei oder mehr Achsen programmierbar sind". Ihren Erfolg verdanken die Roboter der Genauigkeit, fehlenden Ermüdung und Schnelligkeit, mit der sie arbeiten. Mögliche Anwendungsgebiete der Manipulatoren liegen im Bereich der endonasalen Chirurgie, das potentielle Einsatzgebiet der Roboter im Bereich der lateralen Schädelbasis einschließlich der Mastoidektomie und der Anlage von Implantatlagern für implantierbare Hörsysteme und Cochleaimplantate. Im Rahmen der Entwicklungsarbeiten wurden von unserer Arbeitsgruppe als vorbereitende Maßnahme für die roboterassistierte Schädelbasischirurgie eine Reihe von Experimenten im Anatomischen Institut durchgeführt. Der Artikel befasst sich mit der aktuellen Situation des Robotereinsatzes in der Medizin und gibt einen Überblick über deren Anwendung in der HNO-Heilkunde.

Im vergangenen Jahrzehnt haben Serviceroboter in zahlreichen Bereichen des zivilen Lebensraums Einzug gehalten. So kommen auch im Gesundheitswesen in steigendem Maße Operationsroboter zum Einsatz. Insbesondere in der Implantologie haben Planbarkeit und Reproduzierbarkeit den Robotereinsatz bei Knochen bearbeitenden Operationsabläufen interessant gemacht. In der HNO-Chirurgie wurden in den letzten Jahren Implantate zur Behandlung von Schwerhörigkeit oder Taubheit entwickelt. Deren Implantation erfolgt im Bereich der lateralen Schädelbasis und erfordert vom Operateur extreme Präzision bei gleichzeitigem hohen Kraftaufwand für den spanenden Abtrag von Knochen mit dem Fräser. Das beschriebene Projekt befasst sich mit der Evaluierung von Prozessparametern für eine roboterunterstützte Mastoidektomie und der Freilegung eines Implantatlagers. Ziel war die Ermittlung von Prozessparametern, die für Fräsvorgänge an der Kalotte und am Mastoid erforderlich sind. Zudem wurden verschiedene Einflussfaktoren und ihre Auswirkung auf die Oberflächenbeschaffenheit, Prozesssicherheit und Bearbeitungsqualität sowie die Eigenschaften der Mayfield-Klemme/Kopfklemme in Hinblick auf einen festen Sitz des Kopfes während der Operation ermittelt.