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Präzise und sicher: Roboter bei Wirbelsäulenoperationen

Mit einer neuen Methode sollen Stabilisierungsschrauben in der Wirbelsäule sicher, genau und ohne Verletzungen des umliegenden Gewebes angebracht werden können. Grundlage dafür bilden verschiedene patentierte Sensortechnologien, die die Wirbelsäule von innen abtasten.

Modell der Wirbelsäule mit vier Pedikelschrauben zur Stabilisation Bildquelle: © P. Gugler für Insel Gruppe AG

Modell der Wirbelsäule mit vier Pedikelschrauben zur Stabilisation

Die chirurgische Wirbelsäulenstabilisation ist eine der am häufigsten durchgeführten Rückenoperationen. Die Zahlen nehmen weiterhin zu, da in einer alternden Bevölkerung immer mehr Eingriffe zur Behandlung von degenerativen Wirbelsäulenerkrankungen nötig sind. Bei solchen Operationen werden in mehrere Wirbelknochen sogenannte Pedikelschrauben eingesetzt und später miteinander verbunden, um die Wirbelsäule wieder aufzurichten und zu stabilisieren.

Rund 15 Prozent der Schrauben können nicht erfolgreich platziert werden, da die Wirbelsäule mit ihrem »unebenen Terrain« nicht einsehbar ist und eine große Herausforderung darstellt. Wenn die Pedikelschraube nicht exakt in der Mitte des Wirbelsäulenknochens angebracht wird, besteht die Gefahr, dass das spitze Ende aus dem Knochen hervorragt und umliegende Nerven oder Gewebeteile verletzt. Dies soll sich ändern: »Mit unserer Technologie können wir das Risiko einer Fehlplatzierung der Pedikelschraube auf nahezu Null senken. Wir sehen es als Zukunft der Wirbelsäulenchirurgie«, erklärt Andreas Raabe von der Universitätsklinik für Neurochirurgie am Inselspital Bern.

Nerven frühzeitig ausweichen

Um die Komplikation bei Wirbelsäulenoperationen in Zukunft vollständig zu vermeiden, entwickeln Rabe, Stefan Weber vom Artorg Center for Biomedical Engineering der Universität Bern sowie Olivier Chételat vom Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnologie (CSEM)  eine roboterbasierte Operationsmethode auf Basis verschiedener patentierter Sensortechnologien. Diese sind hundertfach empfindlicher als die Hand eines Chirurgen und erlauben es, die Wirbelsäule während der Operation in Echtzeit mithilfe elektrischer und mechanischer Signale »abzutasten«, und so die Lage des Bohrinstruments relativ zur Anatomie optimal einzustellen.

Zum einen wird der Roboter über die sogenannte Elektromyographie (EMG) gesteuert, mit der in der Nähe liegende Nerven aufgespürt werden. Zum anderen wird die Knochendichte kontinuierlich gemessen, um die Position des Roboters exakt und reproduzierbar zu bestimmen. So können die Schrauben bei jeder Operation hochpräzise platziert werden. »Dank der Kombination von EMG mit Operationsrobotern gibt es nun bei Operationen ein Frühwarnsystem für Nervenzellen«, sagt Chételat. Die Integration in einen sensorgesteuerten Operationsroboter sei ein großer Durchbruch für diese Technologie, die in Zukunft auch in anderen klinischen Bereichen eingesetzt werden kann. (me)

 

Schrauben an der oberen Halswirbelsäule vorbei an der hinteren Halsschlagader (Computertomographie (CT) 3D-Rekonstruktion, Universitätsklinik für Neurochirurgie, Inselspital Bern) Bildquelle: © Universität Bern

Schrauben an der oberen Halswirbelsäule vorbei an der hinteren Halsschlagader (Computertomographie (CT) 3D-Rekonstruktion, Universitätsklinik für Neurochirurgie, Inselspital Bern)