Unterstützung für Chirurgen

Roboter-Katheter findet präzise den Weg zum Herz

| Redakteur: Hendrik Härter

Einen mit Sensoren und Software ausgestatteten Katheter haben Wissenschafter entwickelt, der autonom in der Vene zum Herzen navigiert.
Einen mit Sensoren und Software ausgestatteten Katheter haben Wissenschafter entwickelt, der autonom in der Vene zum Herzen navigiert. (Bild: Science Robotics 24 Apr 2019: Vol. 4, Issue 29, eaaw1977)

Wissenschaftler haben einen Roboter-Katheter entwickelt, der mithilfe von Sensoren und Software autonom durch Venen zum Herzen navigiert. Dabei geht er präziser vor als ein Chirurg.

Schon heute ist es während einer Operation möglich, dass Roboter den Arzt assistieren oder bestimmte Eingriffe autonom erledigen. Damit Roboter ihre Umgebung wahrnehmen können, sind Sensoren für die physikalischen Parameter zuständig und eine Software wertet die Daten aus. Künftig wollen Wissenschaftler noch einen Schritt weiter gehen: Winzige Roboter sollen Arzneien direkt an die Stelle im Körper bringen, an der sie wirken sollen.

Wissenschaftler des Boston Childrens Hospital haben einen Herzkatheter entwickelt, der selbstständig durch das Venensystem zum Herz navigiert und dort das einprogrammierte Ziel findet. Hierzu hat man Sensortechnik entwickelt, die zusammen mit Algorithmen am Verhalten von nachtaktiven Tieren inspiriert ist. Dem Katheter dient als Grundlage eine Kombination aus Tast- und Sehsinn, um durch die Venen zum Herz zu gelangen. Sensoren an der Spitze orientieren sich durch Berührung an den Gefäßwänden. Dabei sind die implementierten Algorithmen in der Lage, die Art des Gewebes zu bestimmen, ob es im Herz ist und welche Bewegung als nächstes folgen soll. Mithilfe einer Kamera sieht der Arzt das Gewebe, welches die Katheterspitze berührt hat. Drucksensoren ermitteln die Anpressstärke des Katheters und verhindern, dass die Gefäßwand geschädigt wird. Auch hier unterstützt der autonome Katheter den Mediziner und soll ihn nicht ersetzen.

Autonomer Katheter findet den Weg

Getestet wurde der mit Sensoren und Algorithmen ausgestattete Katheter an einem Schweineherz: Sie ersetzten die Aortenklappe beim Schwein durch eine künstliche Herzklappe, die an drei Stellen undicht war. Der autonome Katheter sollte jetzt selbstständig zur linken Herzklammer und diese erreichen. Zum Vergleich hat ein Arzt die gleiche Aufgabe manuell sowie mit einem Katheter, der über einen Joystick geführt wird. Nach 90 Tests hatte der autonome Katheter 89 Mal sein Ziel erreicht. Der mit einem Joystick geführte Katheter war langsamer als ein Chirurg, der den Katheter manuell führte.

Das Ergebnis war deshalb interessant, weil der autonome Kathete sich durch eine blutgefüllte Vene zum schlagenden Herz navigieren musste. Ein nur wenige Millimeter großes Ziel. Künftig sollen sich mit dem Roboter-Katheter Eingriffe in Gefäßen, dem Verdauungstrakt oder in Atemwegen einsetzen lassen. Denkbar wäre auch, in Zukunft Operationen ohne Ärzte

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Elektronikpraxis.

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