18. Oktober 2021

Chir­ur­giero­bo­ter mit DLR-Tech­no­lo­gie auf dem Markt

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Raumfahrt
Das Telechirurgiesystem MiroSurge® des DLR
Das Te­le­chir­ur­gie­sys­tem Mi­roS­ur­ge® des DLR
Bild 1/2, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Das Telechirurgiesystem MiroSurge® des DLR

MI­RO ist ein auf me­di­zi­ni­sche An­wen­dun­gen op­ti­mier­ter Leicht­bau­ro­bo­ter­arm, ki­ne­ma­tisch re­dun­dant und voll­stän­dig dreh­mo­ment­ge­re­gelt. In Auf­bau, Grö­ße und Be­weg­lich­keit ist er dem mensch­li­chen Arm nach­emp­fun­den, so dass er in­tui­tiv, fein­füh­lig und si­cher be­dient wer­den kann.
Das Hugo™ RAS-System von Medtronic
Hu­go™ RAS-Sys­tem
Bild 2/2, Credit: Medtronic

Hugo™ RAS-System

Das Hu­go™ RAS-Sys­tem von Medtro­nic ist ei­ne mo­du­la­re Mul­ti-Qua­dran­ten-Platt­form für die ro­bo­teras­sis­tier­te Weich­ge­we­be­chir­ur­gie.
  • Weltweit größtes Medizintechnik-Unternehmen baut DLR-Technologie in seinen Medizinroboter ein. Technologische Komponenten des vom DLR entwickelten Medizinroboters MIRO wurden 2013 an Medtronic lizenziert.
  • Nach mehrjähriger Entwicklungsarbeit erhielt das System für roboterassistierte Chirurgie von Medtronic mit dem Namen Hugo™ RAS-System die CE-Zertifizierung und damit die Zulassung für den europäischen Markt.
  • Das DLR-Institut für Robotik und Mechatronik arbeitet seit über 20 Jahren an robotischen Assistenzsystemen für die Medizin und betreibt seit 2017 das Kompetenzzentrum MIRO Innovation Lab für Innovationen in der Medizinrobotik.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Medizinrobotik

Operationen mit robotischen Assistenzsystemen sind keine Seltenheit mehr. Der Operateur sitzt an der Konsole, die Roboterarme führen seine Kommandos präzise, sicher und schonend für den Patienten aus. Die Vorteile für Patienten und Chirurgen überwiegen und liegen auf der Hand: physische und kognitive Entlastung für die Chirurgen, innovative Behandlung mit geringerem Trauma für die Patienten. Das neue Hugo™ RAS-System (robotic-assisted surgery) basiert auf den technologischen Grundlagen des vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten Telechirurgiesystems MiroSurge®. Das MiroSurge®-System besteht – je nach Anforderung – aus zwei oder mehreren MIRO-Roboterarmen. MIRO ist ein auf medizinische Anwendungen optimierter Leichtbauroboterarm, kinematisch redundant und vollständig drehmomentgeregelt. In Aufbau, Größe und Beweglichkeit ist er dem menschlichen Arm nachempfunden, so dass er intuitiv, feinfühlig und sicher bedient werden kann. Während eines Eingriffs steuert der Chirurg von einer offenen Chirurgiekonsole aus einen oder mehrere MIRO-Roboter als sog. MiroSurge-System. Die Roboterarme können dabei mit unterschiedlichen Spezialinstrumenten ausgestattet und somit flexibel und modular eingesetzt werden.

Diese Eigenschaften vom DLR-MIRO wurden von Medtronic weiterentwickelt und finden sich in dem neuen Hugo™ RAS-System wieder: Das mechatronische Design mit den drehmomentgeregelten Leichtbauroboterarmen und zahlreichen Sensoren sorgt dafür, dass die Bewegungen hochpräzise ausgeführt werden. Die Instrumente der Roboter steuert der Chirurg mit Hilfe von Eingabegeräten. Er führt die Operation von einer offenen Konsole aus, die jederzeit den Sichtkontakt mit dem Patienten und dem OP-Team erlaubt und sieht währenddessen über einen Bildschirm die Endoskopaufnahmen in 3D. Dank seiner Modularität kann das Hugo™ RAS-System flexibler und somit womöglich kostengünstiger eingesetzt werden. „Das Hugo™ RAS-System verkörpert die praktische Anwendung von Forschungsergebnissen, die das DLR mit MIRO erarbeitet hat. In Kooperation mit Partnern aus der Wirtschaft gelingt hier die Gestaltung von Innovationen bis zum Technologietransfer“, würdigt Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstand Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastrukturen, die CE-Zertifizierung des Hugo™ RAS-Systems.

Weltraumtechnologie für Patienten und Chirurgen

Die Grundlagen der Technologie stammen dabei aus der Raumfahrt. „Unser Team der Medizinrobotik arbeitet mit ausgereifter robotischer Hochtechnologie, die ursprünglich für den Einsatz von Astronauten im Weltall entwickelt und verifiziert wurde“, bestätigt Prof. Alin Albu-Schäffer, Leiter des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik. Ingenieure des DLR forschen erfolgreich daran, Roboter ferngesteuert von der Erde oder von der Internationalen Raumstation ISS aus zu betreiben und geben dem Bediener das Gefühl, vor Ort – also telepräsent – zu sein. Bei Operationen ist zwar auch eine Distanz zwischen Chirurgen und Patient, hierbei geht es aber nicht um eine große Entfernung. Der Operateur muss die Barrieren des menschlichen Körpers überwinden und an schwer erreichbaren Operationsstellen Bewegungen präzise, sicher und ohne Ungenauigkeiten der menschlichen Handbewegung ausführen.

Technologietransfer vom DLR – gemeinsam erfolgreich

Forschungsergebnisse des DLR liefern Antworten auf dringende Fragen der gesellschaftlichen Entwicklung in zahlreichen Bereichen, u.a. auch in Medizin und Gesundheit. Das Ziel dabei ist, dass Innovationen entstehen und diese schnellstmöglich bei den Menschen ankommen. Innovationen sind die Treiber der Märkte und bieten Wettbewerbsvorteile. Bis aus einer Idee und den ersten Forschungsergebnissen marktfähige Produkte und Dienstleistungen werden, ist allerdings ein langer Weg. Das DLR ist dabei Partner der Industrie und trägt durch frühestmögliche Einbeziehung von Industriepartnern zu anwendungsfähigen Technologien und damit zur Stärkung des Wirtschaftsstandorts Deutschland bei. Die starke und gezielte Investition in Innovationsprojekte und langfristige strategische Partnerschaften mit der Industrie quer durch alle Wirtschaftsbranchen zahlt sich aus: Die CE-Zertifizierung des Hugo™ RAS-Systems von Medtronic ist eine dieser Erfolgsgeschichten.

Das MIRO Innovation Lab

Der erfolgreiche Technologietransfer des Medizinrobotiksystems MiroSurge® an Medtronic war der Ausgangspunkt für die Einrichtung des MIRO Innovation Lab 2017 am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik. Das Kompetenzzentrum für Medizinrobotik ist eine Schnittstelle zwischen Industrie, Forschung und klinischen Partnern. Neben der umfassenden Expertise in der gesamten Bandbreite der Robotik bietet das Innovationslabor Unternehmen die Möglichkeit, auf der eigens entwickelten und technisch ausgereiften Forschungsplattform MIRO komplexe Anwendungen rasch prototypisch umzusetzen und zu evaluieren. Ob langfristige strategische Entwicklungspartnerschaften von der ersten Idee bis zum marktreifen Produkt oder kurzfristige Unterstützung über weite Teile des Produktentwicklungsprozesses: Das interdisziplinäre Team bietet Lösungen mit hoher technologischer Reife und Unterstützung für einen nahtlosen Technologietransfer. Mit Hilfe eines breitgefächerten Netzwerks aus Kliniken, Wissenschaft und Industrie sind präklinische Studien und Benutzertests ebenfalls möglich, damit Innovationen schneller in der Praxis ankommen.

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