Miniaturroboter im Konvoi: Fortschritte in der endoskopischen Chirurgie

Miniaturroboter haben in der Medizin ein breites Anwendungsspektrum, von der gezielten Medikamentenapplikation bis hin zu chirurgischen Eingriffen. In der endoskopischen Mikrochirurgie stoßen einzelne, millimetergroße Roboter jedoch oft an ihre Grenzen, insbesondere wenn es darum geht, schwerere Instrumente durch den Körper zu transportieren. Zudem erschweren schleimbedeckte Körperoberflächen den Fortbewegungsprozess, da die Roboter leicht ausrutschen. 

Um diese Probleme zu lösen, entwickelten Forschende um Tian Qiu am DKFZ-Standort Dresden einen Konvoi aus mehreren millimetergroßen Roboter-Einheiten, die gemeinsam arbeiten. Diese sogenannten "TrainBots" sind mit speziellen, rutschfesten "Füßchen" ausgestattet, die dank "Spikes" eine dreifache Vortriebskraft ermöglichen. Der Konvoi wird drahtlos durch ein rotierendes Magnetfeld gesteuert, das Bewegungen in verschiedenen Ebenen und Rotationen koordiniert. Diese Steuerung funktioniert über Distanzen, die den menschlichen Körpermaßen entsprechen. 

Das Forschungsteam simulierte einen chirurgischen Eingriff zur Behandlung eines Gallengangverschlusses, wie er häufig bei Gallengangkrebs auftritt. In solchen Fällen kann es zu einem gefährlichen Gallenstau kommen, der endoskopisch behandelt werden muss. Hierbei stellte das Team die Leistungsfähigkeit des TrainBot-Konvois unter Beweis. Der Roboter war in der Lage, ein endoskopisches Instrument zur Elektrokauterisierung – einer Technik zur Entfernung von Gewebe mittels elektrischer Spannung – in den Gallengang zu manövrieren. 

Der flexible Roboter-Konvoi kann seine Stärken insbesondere bei der Überwindung schwieriger anatomischer Winkel, wie dem scharfen Übergang zwischen Gallengang und Dünndarm, ausspielen. Mit Hilfe der Drahtelektrode, die dreieinhalbmal so schwer wie eine einzelne TrainBot-Einheit war, konnte das Team erfolgreich Gewebe blockadenweise abtragen. 

Die Forschenden zeigten sich optimistisch, dass der TrainBot-Konvoi nicht nur in der Chirurgie zur Anwendung kommen kann, sondern auch für weitere Aufgaben, wie den Transport von Kathetern oder Medikamenten, genutzt werden kann. "Nach den vielversprechenden Ergebnissen bei Einsatz des TrainBot-Konvois sind wir optimistisch, Miniaturroboter für weitere Aufgaben in der endoskopischen Chirurgie entwickeln zu können", so Tian Qiu. 

MEDICA.de; Quelle: Deutsches Krebsforschungszentrum