Flexible und Soft Robots

Am Institut wird an einer neuen Generation von Endoskopen gearbeitet– weich, robotisch und automatisiert. Das Ziel: Ein System zu entwickeln, das den Weg durch den Magen-Darm-Trakt gezielt und steuerbar zurücklegen kann – zur Diagnose und Behandlung dortiger Erkrankungen – und dabei schonender für Patient:innen sowie einfacher in der Handhabung für Ärzt:innen ist.
Der aktuelle Goldstandard, das flexible Endoskop, ist technisch anspruchsvoll und oft unangenehm für Patient:innen. Ärzt:innen müssen lange trainieren – und selbst erfahrene Nutzer:innen können die Schmerzen des Eingriffs nicht immer verhindern.
Der Lösungsansatz: Ein pneumatisch angetriebener Soft-Roboter (konkret ein „Soft-Everting-Robot“). Das Prinzip: kein Schieben, sondern ein kontrolliertes Längenwachstum durch eine Eversionsbewegung an der distalen Spitze des Roboters – mit minimaler Reibung und Bewegung gegenüber dem Gewebe. Ziel ist eine präzise kontrollierbare Fortbewegung und Navigation durch den Darm, die das Verfahren für beide Seiten – Patient:innen und medizinisches Personal – erleichtert.

Robotergestützte flexible Endoskope sind ähnlich aufgebaut wie konventionelle: Sie besitzen Lichtquelle, Kamera, Arbeitskanal für Instrumente, einen proximalen passiven Abschnitt und eine aktive distale Spitze. Konventionell erfolgt die Steuerung der Spitze über manuelle Betätigungsräder am Handgriff, die Seile (Sehnen) verkürzen. Bei robotergestützten Systemen übernimmt eine mechatronische Antriebseinheit diese Funktion. Die Seilverkürzung erfolgt über die Rotation eines Motors und eine Umlenkrolle. Das Endoskop wird zudem durch einen Roboterarm oder -rahmen in Position gehalten und muss nicht manuell vom Chirurgen gesteuert werden. Für komplexe Eingriffe in der Single-Port-Chirurgie und der Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES) verfügen Robotersysteme über mehrere Instrumentenkanäle. Das robotisierte Endoskop mit diesen Kanälen wird häufig als Overtube bezeichnet. Bei manchen Systemen erfolgt die Instrumentenbedienung noch manuell. Die Abbildung zeigt einen Überblick aktueller Systeme am IMT.