Mikroskopbasiertes Assistenzsystem

Projektbeschreibung

In heutigen Operationssälen kommen zahlreiche Diagnose- und Behandlungsgeräte zum Einsatz, die einen enormen Platzbedarf aufweisen. Ein zentrales Behandlungsgerät stellt das Operationsmikroskop dar. Dabei stellen die Instrumente in ihrem isolierten Einsatzbereich erhöhte Anforderungen an Planungs- und Operationsprozesse.

Motorisierung
HI-R1000 Mikroskop von Möller-Wedel

In Zusammenarbeit mit den Firmen Möller-Wedel und IBG Technology wurde das HI-R1000 Mikroskop von Möller-Wedel vollständig motorisiert, um so den Chirurgen bei seiner Arbeit zu unterstützen. Die Positionierung kann nun mit einer Fernbedienung, die an einem der Instrumente befestigt ist, durchgeführt werden, ohne den Arbeitsfluss des Chirurgen zu unterbrechen. Die Fernbedienung bietet verschiedene Modi, mit denen häufig auftretende Bewegungen durch motorische Unterstützung ausgeführt werden. Dies umfasst Pivotierungen um den aktuellen Fokuspunkt, um Objekte aus einem anderen Blickwinkel betrachten zu können, Bewegungen des Objektivs parallel zur aktuellen Bildebene, um Objekte, die knapp außerhalb des Sichtbereichs sind, betrachten zu können, sowie Korrekturen des Arbeitsabstandes und des Zooms.

Die Fernbedienung kommuniziert mittels Bluetooth mit einem externen PC, der die Koordinaten der jeweiligen Zielposition bestimmt und daraus die Gelenkwinkel berechnet. Von dort werden die Parameter über eine serielle Schnittstelle an das Mikroskop übermittelt.

Das Mikroskop kann aber auch weiterhin manuell positioniert werden. Dies ist sinnvoll für Bewegungen mit großer Amplitude, die schnell aber ungenau ausgeführt werden. Außerdem bietet dies einen weiteren Sicherheitsaspekt, denn durch die manuelle Bedienung werden alle motorischen Bewegungen sofort unterbrochen.

Fernbedienung mit integriertem Bluetooth
Mögliche Anbringung der Fernbedienung an ein chriurgisches Instrument
Einspiegelung zusätzlicher Informationen

Darüberhinaus wird über eine Einspiegelungseinheit die Möglichkeit eingeräumt, präoperative Daten in das aktuelle Mikroskopbild einzublenden. Auf diese Weise können MRT- oder Röntgenbilder positions- und maßstabsgetreu angezeigt werden. Zusätzlich sollen aus den Bilddaten Gewebe- bzw. Gefäßstrukturen berechnet werden, die dem Arzt als Navigationshilfe präsentiert werden, so dass jederzeit alle für die Diagnose notwendigen Informationen zur Verfügung stehen.

Integration der Optischen Kohärenztomographie

Mit der Optischen Kohärenztomographie (OCT) steht dem Arzt eine neue, vielversprechende Diagnosevariante zur Verfügung, die in den Strahlengang des Mikroskops integriert werden soll. Mit Unterstützung der Motorisierung soll eine automatische OCT-Untersuchung ermöglicht werden.

Veröffentlichungen

Ansprechpartner

Achim Schweikard
Haus 64 / Raum 97 +49 451 31015200


Floris Ernst
Haus 64 / Raum 95 +49 451 31015208


Ehemalige Projektmitarbeiter
  • Dr.-Ing. Markus Finke

2010

Markus Finke, Birgit Stender, Ralf Bruder, Alexander Schlaefer and Achim Schweikard, An experimental comparison of control devices for automatic movements of a surgical microscope, in: Proceedings of the 24th International Conference and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS'10), Geneva, Switzerland, pages 311-312, 2010
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[Bib|RIS]
Markus Finke and Achim Schweikard, Motorization of a Surgical Microscope for intra-operative navigation and intuitive control (2010), in: International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, 6:3(269-280)
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[DOI]
[Bib|RIS]

2008

Markus Finke and Achim Schweikard, 3D Simulation of a motorized operation microscope, in: {International Conference on SIMULATION, MODELING and PROGRAMMING for AUTONOMOUS ROBOTS (SIMPAR 2008)}, Venice, Italy, pages 258--369, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008
[Bib|RIS]
Markus Finke, Ralf Bruder and Achim Schweikard, Intraoperative Fernsteuerung eines Operationsmikroskopes, in: {7. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirugie (CURAC 2008)}, Leipzig, Deutschland, pages 31--34, 2008
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[Bib|RIS]
Markus Finke, Ralf Bruder and Achim Schweikard, Kinematics of a Robotized Operation Microscope, in: {34th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON)}, Orlanda, Florida, USA, pages 1638--1643, 2008
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[Bib|RIS]