Robotmask fräser runt hörnen under huvudoperationen

Att ta bort tumörer i inre örat är en knepig sak: läkare måste vanligtvis ta bort hela det tidsmässiga benet. I framtiden kommer en 5 mm bred tunnel att passera genom benet, som mini-roboten "Niliboro" från Fraunhofer Mills. För känsliga områden som blodkärl och nerver gör han det till en stor båge. De uppblåsbara kuddarna fixar roboten under operationen. För det första utvecklar forskarna den optimala fickgenometrin med flera prototyper.

Diagnos av den inre öratumören - det finns ingen väg kring en operation. Inre örat är dock inte lättillgängligt: ​​det är täckt av ett kranialskalleben kallat mastoid, även kallat petrousben. Dessutom går många blodkärl och nerver genom den omgivande vävnaden. Läkarna brukar så mycket av mastoidbenet att de har spårat ner var och en av dessa känsliga strukturer. Det är det enda sättet att de kan se till att de inte skadar dem. Mestadels innebär det att läkare måste ta bort hela benet. Det resulterande hålet är fyllt med fettvävnad från buken efter operationen.

Drift genom tunn tunnel

I framtiden är denna operation att vara varsam: Sedan går ett litet hål i 5 mm diameter för att skära ut tumören från innerörat. Möjliggörs genom Niliboro (Non-Linear borrning robot), forskare i Mannheim projektgruppen för automation inom medicin och bioteknik vid Fraunhofer-institutet för Manufacturing Engineering and Automation IPA utvecklas tillsammans med sina kollegor från Tekniska universitetet i Darmstadt, University of Aachen vid Universitetssjukhuset Dusseldorf.

Även om det redan finns såtor som kan mala en tunnel i ett ben - men de går bara döda direkt i benet. "För första gången kan Niliboro borra runt hörn", säger Lennart Karstensen, projektgruppsforskare. Den här egenskapen är det som möjliggör minimalt invasiv operation av inre örattumörer. För om tunneln precis hade springit skulle han komma hit och där nerverna stod farligt nära. För att inte skada dem bör tunnelens diameter inte vara mer än en till 2 mm. Du kan dock inte använda ett sådant litet hål. Niliboro å andra sidan kan böja runt känsliga områden, så tunneln kan vara 5 mm bred. Bred nog att göra operationen.

Hydrauliska linjer gör robotmaskens krypning framåt

Men hur lyckas ormen med benen och runt hörnen genom mastoidbenet? "Ormen består av ett huvud och en svans", förklarar Karstensen. »Dessa två delar är flexibelt anslutna via en bellow.« Strukturen påminner om en extra lång buss, där de främre och bakre delarna är kopplade med en slangliknande konstruktion som liknar ett dragspel.

På sin väg genom benet på roboten är att 8 12 hydraulledningar med omvärlden, är att styranordningen och pumpen i operationssalen, respektive. Dessa linjer låter honom krypa i rätt riktning: Först pumpar de hydraulvätska i tre kuddar på baksidan. Kuddarna fyller ut mellanrummet mellan masken och benen och fixerar sålunda den bakre mini-robotdelen på plats. Nu flyter vätskan i bälgen: "Accordion" dyker upp och skjuter huvudet framåt. Ormen sträcker sig ordentligt och flyttar dess främre del längre in i benet.

Borren, som är knuten till huvudet, fräsar sig fritt. Nu är den bakre delen försämrad, som liknar en levande mask: För att göra så uppblåses kuddarna på framdelen och håller den medan hydraulvätskan släpper ut från de bakre kuddarna. Rören suger nu vätskan ur bälgen. Han drar sig ihop och tar tillbaka ryggen bakom sig. Bit för bit arbetar Niliboro framåt. »Riktningen i vilken roboten ska röra sig kan justeras via kuddarna på framdelen. Om han till exempel svänger till vänster fyller vi vänster kudde mindre spänd än de andra, och roboten viker åt vänster, säger Karstensen.

Första prototypen utvecklades

I laboratoriet och senare i operationsstugan följs den väg Niliboro följer noggrant: via ett elektromagnetiskt spårningssystem, EMT för kort, utvecklat av kollegor vid Technische Universität Darmstadt. Dessutom tar en datortomografi sporadiskt bilder och kontrollerar positionen.

Forskarna har redan byggt en första prototyp. För närvarande är han fem gånger större än den planerade slutversionen. För närvarande består det bara av främre delen och bälgen, så hjärtat av det. Bit för bitvis vill forskarna optimera och expandera prototypen. Är den kompletta tekniken, bör Niliboro krympa till sin slutliga storlek. Under två år hoppas forskarna att läkare kan testa mini-roboten för första gången.