Entwicklung eines Sensorsystems für bildgeführte minimal-invasive Behandlungen
Projektleiter:
Projektbearbeiter:
Dr. Klaus Krüger
Projekthomepage:
Finanzierung:
In der Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e. V. soll in einem Forschungsvorhaben ein Sensorsystem entwickelt werden, mit dem bildgeführte minimal-invasive Behandlungen unterstützt werden können.
Die minimal-invasive Interventionstechnik ist besonders patientenschonend und erfordert häufig nur einen ambulanten Krankenhausaufenthalt. Bei der lokalen Tumordiagnostik und -therapie müssen die Instrumente - wie Biopsie- oder Ablationsnadeln - direkt in der Läsion platziert werden. Befinden diese sich innerhalb von beweglichen Organen wie der Leber, so ist eine medizinische Bildgebung erforderlich, um bei der Instrumentenplatzierung Organbewegungen (Atmung) und -verformung ausgleichen zu können. Die Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht aufgrund ihres hervorragenden Weichteilkontrasts eine sehr gute Darstellung des Tumors. Darüber hinaus können die aufzunehmenden Schichten beliebig orientiert werden, sodass eine gleichzeitige Darstellung von Instrument und Zielstruktur problemlos möglich ist. Zudem kann mithilfe der MRT die Temperaturverteilung im Gewebe mittels Thermometrie gemessen und so die Gewebeerhitzung während der Ablation überwacht werden. Die MRT-Bildgebung ist daher sehr gut zur Unterstützung von lokalen Tumortherapien geeignet.
Bei solchen Interventionen ist typischerweise der Radiologe im MRT-Scannerraum am Patienten, während eine MTRA im Kontrollraum ist, um den MRT-Scanner zu steuern. Während der Bildakquise kommt es prinzipbedingt zu Kraftwirkungen auf Komponenten des MRT-Systems - den sogenannten Gradientenspulen - welche mit einer starken Geräuschentstehung einhergehen. Eine Kommunikation kann in dem Fall nur sinnvoll über Handzeichen erfolgen, wobei dies aufgrund der Lichtverhältnisse1 und der Gitterstruktur im Sichtfenster2 nur einseitig (Arzt - MTRA) möglich ist.
Des Weiteren werden während der Intervention Geräte - z. B. Mikrowellenablationsgerät - verwendet, die typischerweise per Fingerdruck bedient werden. Die sterile Bedienung dieser Geräte ist herausfordernd. Zudem erfordert die Bedienung per Finger, dass die Geräte in Greifweite des Radiologen platziert werden müssen. Wünschenswert wäre aus diesem Grund, dass der Radiologe die Steuerung des MRTs sowie der peripheren Geräte selbst durchführen kann, wobei diese Interaktion keine Behinderung beim Interventionsablauf darstellen darf.
Ziel des Vorhabens ist es daher, ein Interaktionswerkzeug bereitzustellen, dass in der klinischen Umgebung vor allem bei bildgeführten Eingriffen einsetzbar ist. Der Prototyp soll es ermöglichen, medizinische Geräte steril, einfach und zuverlässig zu bedienen. Das Interaktionswerkzeug soll in einer ersten Version über mindestens folgende Merkmale verfügen:
1 Hell erleuchteter MRT-Scannerraum und abgedunkelter Kontrollraum
2 HF-Abschirmung
Die minimal-invasive Interventionstechnik ist besonders patientenschonend und erfordert häufig nur einen ambulanten Krankenhausaufenthalt. Bei der lokalen Tumordiagnostik und -therapie müssen die Instrumente - wie Biopsie- oder Ablationsnadeln - direkt in der Läsion platziert werden. Befinden diese sich innerhalb von beweglichen Organen wie der Leber, so ist eine medizinische Bildgebung erforderlich, um bei der Instrumentenplatzierung Organbewegungen (Atmung) und -verformung ausgleichen zu können. Die Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht aufgrund ihres hervorragenden Weichteilkontrasts eine sehr gute Darstellung des Tumors. Darüber hinaus können die aufzunehmenden Schichten beliebig orientiert werden, sodass eine gleichzeitige Darstellung von Instrument und Zielstruktur problemlos möglich ist. Zudem kann mithilfe der MRT die Temperaturverteilung im Gewebe mittels Thermometrie gemessen und so die Gewebeerhitzung während der Ablation überwacht werden. Die MRT-Bildgebung ist daher sehr gut zur Unterstützung von lokalen Tumortherapien geeignet.
Bei solchen Interventionen ist typischerweise der Radiologe im MRT-Scannerraum am Patienten, während eine MTRA im Kontrollraum ist, um den MRT-Scanner zu steuern. Während der Bildakquise kommt es prinzipbedingt zu Kraftwirkungen auf Komponenten des MRT-Systems - den sogenannten Gradientenspulen - welche mit einer starken Geräuschentstehung einhergehen. Eine Kommunikation kann in dem Fall nur sinnvoll über Handzeichen erfolgen, wobei dies aufgrund der Lichtverhältnisse1 und der Gitterstruktur im Sichtfenster2 nur einseitig (Arzt - MTRA) möglich ist.
Des Weiteren werden während der Intervention Geräte - z. B. Mikrowellenablationsgerät - verwendet, die typischerweise per Fingerdruck bedient werden. Die sterile Bedienung dieser Geräte ist herausfordernd. Zudem erfordert die Bedienung per Finger, dass die Geräte in Greifweite des Radiologen platziert werden müssen. Wünschenswert wäre aus diesem Grund, dass der Radiologe die Steuerung des MRTs sowie der peripheren Geräte selbst durchführen kann, wobei diese Interaktion keine Behinderung beim Interventionsablauf darstellen darf.
Ziel des Vorhabens ist es daher, ein Interaktionswerkzeug bereitzustellen, dass in der klinischen Umgebung vor allem bei bildgeführten Eingriffen einsetzbar ist. Der Prototyp soll es ermöglichen, medizinische Geräte steril, einfach und zuverlässig zu bedienen. Das Interaktionswerkzeug soll in einer ersten Version über mindestens folgende Merkmale verfügen:
- Integration in ein steriles Textil,
- robuste Erkennung von Eingaben, unabhängig von der Umgebung (z. B. Untergrund) und Gestaltung des Textils durch den Anwender,
- erweiterte MRT-Kompatibilität,
- Bedienung des Human Interface Device (HID)-Standards.
1 Hell erleuchteter MRT-Scannerraum und abgedunkelter Kontrollraum
2 HF-Abschirmung
Kooperationen im Projekt
Kontakt
Dr. Stefan Gai
Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V.
Erich-Neuss-Weg 5
06120
Halle (Saale)
Tel.:+49 345 7779640
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