Robotisch assistiertes Laserverfahren bei Wirbelsäulen-Operationen

Das am Fraunhofer ILT entwickelte Verfahren ersetzt herkömmliche Hochgeschwindigkeitsfräsen durch einen Kurzpulslaser, der auf präzise und thermisch schonende Weise Knochengewebe abträgt. Dieser Laser arbeitet in Nanosekunden-Pulsen, die punktgenau minimalinvasive Schnitte ermöglichen, ohne dabei thermische Schäden an umliegendem Gewebe zu verursachen. Dr. Achim Lenenbach, Leiter der Abteilung Lasermedizintechnik und Biophotonik am Fraunhofer ILT, erklärt: "Durch die optische Überwachung und präzise Regelung des Laserschneidprozesses könnte unser Verfahren in Zukunft schwerwiegenden Verletzungen am Rückenmark und an der Nervenwurzel vorbeugen."

Um den Schnittprozess in Echtzeit zu überwachen, kombiniert das Laserverfahren den Schneidlaser mit der optischen Kohärenztomographie (OCT). Dieses System ermöglicht es, die verbleibende Knochenstärke an der Schnittlinie dreidimensional zu erfassen. Ist die festgelegte Restdicke erreicht, wird der Schneidprozess automatisch gestoppt. Die OCT-Technologie ist der Schlüssel für eine sichere und kontrollierte Schnittführung, die verhindern soll, dass der Laser versehentlich tiefere Schichten oder nervennahe Bereiche erreicht. 

Ein weiterer Sicherheitsaspekt des Verfahrens ist die Verwendung eines Sprühnebelsystems, das den Knochen während der Behandlung feucht hält und so die thermische Belastung für das umliegende Gewebe weiter reduziert. 

Der Einsatz eines kollaborativen Roboters (Cobot) zur Führung des Laserapplikators bietet den Operierenden ein haptisches Feedback, das beim Schneidprozess der Fräse fehlt. Die Sensorik des Roboters erfasst die Kraftwirkung auf den Arm des Operateurs und übersetzt diese in Rückmeldungen, sodass die Handhabung des Laserapplikators stets kontrolliert und präzise erfolgen kann. Dieses haptische Feedback wird durch die OCT-Überwachung ergänzt, um sicherzustellen, dass der Vorschub des Handstücks nur dann erfolgt, wenn die vorgegebene Restdicke erreicht ist. 

Für eine zusätzliche Orientierung ist das System mit einer OP-Planungssoftware und einem Navigationssystem ausgestattet, sodass die mit dem Laser ausgeführten Schnitte in Echtzeit visualisiert werden können. Die Möglichkeit, den Fortschritt des Schnitts visuell zu verfolgen, bietet Chirurginnen und Chirurgen einen präzisen Überblick über die Nähe zu empfindlichen Strukturen und trägt so zur erhöhten Sicherheit des Eingriffs bei. 

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT