Künstlicher Tastsinn in der minimal invasiven Chirurgie

In der minimal invasiven Chirurgie ist die intraoperative Befunderhebung zur Bewertung anatomischer oder pathologischer Strukturen erschwert, da es – anders als in der offenen Chirurgie – keine Möglichkeit der direkten Palpation dieser Strukturen gibt. In diesem Projekt beschäftigt sich die novineon technologies mit Möglichkeiten der Wiedergewinnung eines Teils der taktilen Informationen, die in der minimal invasiven Chirurgie nicht zugänglich sind. Die gegenwärtige Forschung ist fokussiert auf künstliches taktiles Feedback durch die Messung von Gewebeeigenschaften mithilfe eines taktilen Sensors, die elektronische Auswertung der Messdaten und die anschließende Darstellung der taktilen Informationen.

Systemkomponenten eines Instrumentensystems zur Erzeugung eines künstlichen taktilen Feedbacks

Zur Untersuchung des künstlichen taktilen Feedbacks wurde ein taktiler Sensor entwickelt, der sich besonders gut für den Einsatz in direktem Kontakt mit biologischem Gewebe eignet. 32 drucksensitive Einzelsensoren wurden in einen laparoskopischen 10-mm-Greifer integriert. Der taktile Sensor ist vollständig in Silikon eingekapselt. Zusätzlich beinhaltet der taktile Greifer ein Elektronikmodul zur Erfassung und Verarbeitung der Sensordaten und verfügt über eine Bluetooth-Schnittstelle zur Übertragung der Daten zu einem externen Computer (rechtes Bild). Durch den Einsatz eines Lithium-Ionen Akkus konnte das Gesamtgewicht des Instruments auf 269 g reduziert werden.

Experimenteller Prototyp des telemetrischen taktilen laparoskopischen Greifers

Die Messdaten des taktilen Sensors werden im externen Computer weiterverarbeitet. Die eigens programmierte Software filtert den Datenstrom, so dass unspezifische Daten nicht visualisiert werden. Zudem kann sie bestimmte Eigenschaften des gegriffenen Gewebes extrahieren, wie beispielsweise Größe, Form und Härte, und erzeugt grafische Darstellungen der taktilen Daten. Die Daten können dem Chirurgen in verschiedenen Darstellungsformen präsentiert werden.

Taktile Sensordaten dargestellt auf dem Endoskopiemonitor

Mit dem beschriebenen taktilen Instrumentensystem werden Studien zu Aspekten künstlichen taktilen Feedbacks durchgeführt. In diesen Studien wird die Effektivität des künstlichen taktilen Feedbacks bei der Fremdkörpererkennung untersucht, bestimmte chirurgische Manöver die von der Sensorunterstützung profitieren könnten, und Voraussetzung zur Pulsationserkennung von Arterien. Das Ziel ist das Herausarbeiten eines Systemdesigns taktilen Instrumentariums, das das Potential hat, einen signifikanten Mehrwert in zukünftiger klinischer Anwendung darzustellen. Hierbei werden auch die Gebrauchstauglichkeit des Systems sowie die Ergonomie des Instruments berücksichtigt.