Motivation
Bei der Koloskopie, auch Darmspiegelung genannt, wird ein flexibles Endoskop eingeführt und mit der beweglichen Endoskopspitze durch den Dickdarm navigiert. Der Eingriff gilt als unangenehm für Patienten. Grund ist unter anderem das Abstützen des Endoskops an der Darmwand während des Vorschubs. Die dadurch auftretenden Schmerzen und die Vorbereitung für den Eingriff (Darmentleerung) limitieren dessen Akzeptanz in der Bevölkerung.
Das RiSC-Projekt ColonX im Bereich der Medizinrobotik zielt darauf ab, die Belastungen, die der Endoskopschaft auf die Darmwand ausübt und die damit einhergehenden Schmerzen während und nach dem Eingriff zu reduzieren. Ziel des Projekts ist eine neue Methode der roboterassistierten Koloskopie, die das Prinzip der Soft Everting Robots nutzt, um langfristig die Akzeptanz der Vorsorgeuntersuchung und die Früherkennung von Darmkrebs zu verbessern.
Soft Everting Robots
Expansionsmechanismus eines Soft Everting Robot
Der Begriff „Soft Everting Robots“ setzt sich aus den Begriffen „soft“ - weiche Materialien - und „everting“ - Umstülpen oder Ausdehnen - zusammen. Der Roboterkörper besteht meist aus einem flexiblen Material. Das nach innen gestülpte schlauchförmige Material wird mit einem Antriebsgas expandiert. Durch den Druck wächst der Roboterkörper am distalen Spitze, ohne dass sich die außenliegende Hülle des Roboters gegenüber der Umgebung bewegt. Everting Robots haben ein einfaches Funktionsprinzip, können kleine Öffnungen durchdringen sowie hohe Kräfte aufbringen. Sie sind in vielen Bereichen einsetzbar - nicht nur in der Medizin, sondern auch in der Fertigung und bei Rettungseinsätzen.
Soft Everting Robots in der Koloskopie
Die oben genannten Eigenschaften sprechen für eine Verwendung in der Koloskopie: Es wird angenommen, dass es durch den Expansionsmechanismus, der fehlenden Relativbewegung von Roboter und Darm und dem fehlenden Abstützen an der Darmwand zu einer erheblichen Reduzierung in den intra- und postoperativen Schmerzen für den Patienten kommt. Integrierte Mechanismen zur definierten Richtungseinleitung können diesen Effekt noch verstärken. Im Vergleich zur herkömmlichen Koloskopie soll die Technologie der Everting Robots die ergonomischen Belastungen und Ermüdungserscheinungen für Ärzte während des Eingriffs deutlich verringern. Bewegungen können präziser und koordinierter ausgeführt werden. Dies kann die Effizienz der Koloskopie und die Akzeptanz der Untersuchung erhöhen.
Publikationen
- J. Dinkel, D. Weinmann, P. P. Pott, und M. B. Schäfer, „Pressure Modulation Improves Locomotion of an Expanding Robot for Colonoscopy“, Current Directions in Biomedical Engineering, Bd. 10, Nr. 4, Art. Nr. 4, 2024, doi: doi:10.1515/cdbme-2024-2045.
- D. Weinmann, P. P. Pott, und M. B. Schäfer, „Steerable Tip Enables Expanding Robot to Pass Sigmoid Curve“, in Proceedings of the 16th Hamlyn Symposium on Medical Robotics 2024, London, 2024, S. 109–110. [Online]. Verfügbar unter: https://www.hamlynsymposium.org/proceedings/
Max Schäfer
Dr.-Ing.Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Johanna Dinkel
M.Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterin