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Genauigkeitssteigerung für die Roboterassistierte Chirurgie

Genauigkeitssteigerung für die Roboterassistierte Chirurgie

Team:  M. Sc. Sebastian Tauscher
Jahr:  2014
Ist abgeschlossen:  ja

Im Zentrum dieser Forschungsarbeit steht die Entwicklung eines Assistenzsystems für hochgenaue, minimalinvasive chirurgische Eingriffe an der Schädelbasis. Es werden Verfahren entwickelt, die eine mit konventionellen Mitteln nicht erreichbare Operationssicherheit und Genauigkeit erzielen sollen. Insbesondere hierbei es dabei um das Setzen von Bohrkanälen für die Cochlear-Implantation mittels Roboter und optischer Navigation.

Um die hohen Anforderungen an die Genauigkeit des Eingriffes zu erreichen, werden im Rahmen des Projektes für die medizinischen Navigation vorhandene Regelungsansätze erweitert und im Experiment unter verschiedensten Rahmenbedingungen erprobt. Einflüsse auf den Bohrprozess wie die Position und Orientierung im Arbeitsraum des Roboters, die Bohrgeschwindigkeit u.ä. dienen als Parameter für die Optimierung des Vorgehens. Es werden sowohl der Patient als auch der Roboter mit sog. Referenzmarkern ausgestattet, sodass mit Hilfe eines optischen Navigationssystems eine relative Lagebestimmung von Patient und Roboter erfolgen kann. Hierzu wird das hochfrequentes Lokalisationsystem Oqus 4 (Qualisys AB, Schweden) verwendet, welches Abtastraten von bis zu 480 Hz bei maximaler Auflösung ermöglicht. Zur weiteren Optimierung und Untersuchung des Regel- bzw. Prozessverhalten werden zusätzliche Sensoren (z.B. Beschleunigungssensoren) eingesetzt, um die Robustheit und das Operationsergebnis zu verbessern. Als robotisches System kommt der Leichtbauroboter LBR 4+ (KUKA Laboratories GmbH)zum Einsatz, welcher sich durch Kraftmomentensensoren und die dadurch ermöglichte interaktive Mensch-Maschine-Schnittstelle auszeichnet. Neben Aspekten der Genauigkeit werden auch kraftbasierte Regelungsansätze untersucht. Unter anderem wird mittels einer Hochpräzisionswaage die lageabhängige Genauigkeit der internen Kraftsensorik des Roboters analysiert.