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Medizinroboter MIRO
Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
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Präzise und mit Gefühl
Der Roboterarm MIRO ist dabei ein Leichtgewicht, das wie
Roboter "Space Justin" des DLR über flexible Gelenke und Feingefühl
verfügt. Zahlreiche Sensoren im Inneren sorgen dafür, dass alle Kontakte des
Roboterarms mit der Umgebung in Echtzeit an das Eingabegerät des Operators
zurückgemeldet werden. Bei minimal-invasiven Operationen - dabei muss der Arzt
über möglichst kleine Schnitte lange Instrumentzangen an den
"Einsatzort" im menschlichen Körper führen - unterstützt die
Technologie von Roboter MIRO den Chirurgen: Der Arzt führt die Operation an einer
Konsole aus, sieht währenddessen über einen Bildschirm die Endoskop-Aufnahmen
in 3D und steuert gefühlt die Spitzen seines Werkzeuges - und nicht die
umständlichen, aber notwendigen Verlängerungen der Instrumente. Für den
Chirurgen bedeutet dies ein intuitiveres und gefühlt direkteres Operieren.
"Dadurch kann auch gezielter schädliches Gewebe entfernt werden und
gesundes Gewebe unbeschädigt bleiben."
Weltraumtechnologie für die Medizin
Die Grundlagen für den Medizinroboter stammen dabei aus
der Raumfahrt: Dort arbeiten die Ingenieure des DLR-Instituts für Robotik und
Mechatronik erfolgreich daran, Roboter ferngesteuert von der Erde oder von der
Internationalen Raumstation ISS aus zu betreiben und dem Bediener das Gefühl zu
vermitteln, vor Ort - also telepräsent - zu sein. So konnte ein Kosmonaut von
der ISS aus mit dem Kontur-2-Joystick des DLR im August 2015 erstmals einen
Roboterarm am Boden bewegen und im All spüren, ob dieser beispielsweise gegen
einen Widerstand stößt. "Unser Institut forscht seit vielen Jahren im
Bereich der Telepräsenz", sagt DLR-Institutsleiter Prof. Alin
Albu-Schäffer. Diese Erfahrungen wurden nun auch im Medizinroboter MIRO
eingesetzt. "In der Medizin kommt es dabei allerdings nicht auf die große
Entfernung zwischen Roboter und Bediener an, sondern darauf, die Barriere des
menschlichen Körpers zu überwinden - die Operationsstelle ist nämlich oft nur
schwer erreichbar beim Eingriff, dennoch müssen filigrane Bewegungen sehr genau
ausgeführt werden."
Immer wieder setzten die Ingenieure des DLR erfahrene
Chirurgen an ihre Konsole, um an Silikon-Kunstherzen und Kunststoffgewebe mit
dem Medizinroboter typische Operationsaufgaben zu testen.
Wirbelsäulen-Spezialisten stellten MIRO bei Reparaturen von Wirbeln auf die
Probe oder setzen kleine Schrauben in Knochenmaterial. Mit diesen Praxistests
näherten sich die Ingenieure so immer mehr den Anforderungen der Nutzer an. Die
MIRO-Technologie wird nun als Grundlage für ein marktreifes Produkt vom
Lizenznehmer Medtronics in einem bayerischen Entwicklungszentrum angepasst und
auf spezielle Anwendungen ausgerichtet. So profitiert der Standort Deutschland
weiterhin unmittelbar von dieser Entwicklung.
Ideen für die Medizinrobotik der Zukunft
Gefördert wurde das Projekt unter anderem über den
Helmholtz Validierungsfond, mit dem die Lücke zwischen wissenschaftlichen
Erkenntnissen auf der einen Seite und den Anforderungen von Unternehmen an
wirtschaftlich verwertbare Forschungsergebnisse auf der anderen Seite
geschlossen werden soll. "Mit MIRO konnten wir ein großes
Forschungsprojekt so entwickeln, dass es über einen Lizenznehmer zur
Markteinführung kommt und somit aus der Forschung in die kommerzielle Nutzung
zum Wohl der Patienten transportiert wird", betont Dr. Rolf-Dieter Fischer
vom DLR-Technologiemarketing, dass diesen Prozess begleitet und die Entwicklung
ko-finanziert hat.
Mit der Vergabe der Lizenz enden die Forschungsarbeiten
in der Medizinrobotik im DLR allerdings nicht. Die Ingenieure des DLR-Instituts
für Robotik und Mechatronik haben bereits weitere Ideen, wie der Roboter den
Menschen unterstützen kann: "Wir entwickeln im MIRO Innovation-Lab weitere
Anwendungen, sowie Softwarekonzepte, die dem Roboter eine größere Autonomie
ermöglichen", erläutert DLR-Institutsleiter Prof. Alin Albu-Schäffer. Dann
könnte ein Roboterarm in der Zukunft auf Kommando des Chirurgen bestimmte
Arbeitsschritte teilautonom durchführen, also beispielweise nicht nur
hochpräzise Schnitte ausführen oder größere Gewebeflächen behandeln, sondern
selbstständig für den Chirurgen auch feinfühlig und exakt Knoten beim Vernähen
setzen.
Kontakte:
Manuela Braun
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Kommunikation, Redaktion Raumfahrt
Tel.: +49 2203 601-3882
Fax: +49 2203 601-3249
Prof. Dr. Alin Olimpiu Albu-Schäffer
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Direktor
des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik
Tel.: +49 8153 28-3689
Dr. Rolf-Dieter Fischer
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Leiter
des Standorts; Technologiemarketing
Tel.: +49 2203 601-3500
Fax: +49 2203 601-3502