Robotikforschung für die Medizin
Bis zur Marktreife ist es ein langer Weg
Robotik und Assistenzsysteme werden bereits in vielen medizinischen Bereichen erfolgreich eingesetzt, von der Diagnostik über die Behandlung bis hin zur Rehabilitation. Künftig sollen Ärzte, Chirurgen, Pflege- und Rehabilitationspersonal noch stärker entlastet werden.
Die rasante Technologieentwicklung der letzten 15 Jahre in Verbindung mit der Digitalisierung sowie eine stetig alternde Bevölkerung sorgen dafür, dass sich die Medizinrobotik zu einem starken Wachstumsmarkt entwickelt. Robotik und diverse Assistenzsysteme werden bereits in vielen medizinischen Bereichen erfolgreich eingesetzt, von der Diagnostik über die Behandlung bis hin zur Rehabilitation. Künftig sollen Ärzte, Chirurgen, Pflege- und Rehabilitationspersonal noch stärker entlastet werden. Unternehmen aus Medizin und Gesundheitswesen bietet dazu das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Unterstützung, zum Beispiel im »MIRO Innovation Lab«.
»Auch im Healthcare-Bereich kann das DLR auf ausgereifte robotische Hochtechnologie zurückgreifen, die ursprünglich für den Einsatz von Astronauten im Weltall entwickelt und verifiziert wurde«, sagt Prof. Albu-Schäffer, Leiter des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik. Die Basistechnologie der Forschungsarbeiten bildet der Medizinroboter MIRO in der dritten Generation. Der 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. Während eines Eingriffs kann der Chirurg einen oder mehrere MIRO-Roboter, als sog. MiroSurge-System, flexibel und modular mit unterschiedlichen Spezialinstrumenten nutzen. So sei MIRO vielseitig einsetzbar, wie etwa zur Wundauswaschung mittels Wasserstrahl, bei der roboterassistierten Endoskopführung sowie in der minimalinvasiven Chirurgie.
Der Roboter ist so programmiert, dass er einerseits eine direkte Mensch-Roboter-Interaktion erlaubt und andererseits genaue, ferngesteuerte oder automatisierte Funktionen übernimmt. Auch in der Rehabilitation kann die Medizinrobotik ihr Know-how einbringen: In dem Folgeprojekt VVITA (Validierung von VITA) arbeiten Wissenschaftler des DLR mit einer virtuellen Rehabilitationsumgebung, in der Personen mit Beeinträchtigungen der oberen Gliedmaßen Übungen durchführen können. Mithilfe von Muskelsignalen können die Benutzer ihre Gliedmaße in der virtuellen Realität wieder voll funktionsfähig nutzen, wodurch die Phantomschmerzen des Patienten gemindert werden sollen. Dies wird aktuell in dem Projekt VVITA in einer klinischen Studie geprüft. Ein hochentwickeltes System für maschinelles Lernen erkennt dabei die beabsichtigte Bewegung.
Forschungsplattform und Netzwerk für Medizinrobotik
Das MIRO Innovation Lab stehe für eine moderne Forschungsplattform und für ein vielfältiges Kooperationsnetzwerk. Partner aus Wissenschaft und Industrie können die Forschungsplattform nutzen, um die eigenen Technologien zu integrieren, Innovationen zu erproben und Produktideen bis zur Marktreife zu bringen. So soll das Innovationslabor insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen den Zugang zum zukunftsstarken Medizinrobotikmarkt erleichtern.
»Unser Ziel ist es, eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschung, klinischen Partnern und Industrie zu ermöglichen«, sagt Dr. Roland Unterhinninghofen, Sprecher des MIRO Innovation Lab am DLR-Institut für Robotik und Mechatronik. Dabei sei vor allem Flexibilität wichtig: »Wir können eigene Technologien unserer Partner integrieren, Innovationen erproben und Produktideen bis zur Marktreife bringen.«
Aktuell wird das MIRO Innovation Lab und VITA (Virtual Therapy Arm) MedtecL Live (Halle 10/Stand 317) in Nürnberg präsentiert.
(me)
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