Studierende berichten über ihre Arbeit am IPA

Bei Biopsien die mithilfe eines Cone Beam CTs durchgeführt werden, besteht teilweise eine hohe Strahlenbelastung für Ärztinnen und Ärzte. Ziel eines der Projekte der Abteilung »Klinische Gesundheitstechnologien«, die dem Fraunhofer IPA angehört, ist es, die Nadeln nicht mehr händisch durch den Arzt oder die Ärztin einstechen zu lassen, sondern telemanipuliert aus dem Kontrollraum des OPs.

Während meines Praktikums wird ein Projekt zur Entwicklung und Konstruktion eines Nadelinsertionstools für roboter-unterstützte Biopsien übernommen. Das gesamte System besteht aus einem Interventionscockpit (Master) und einem Nadelinsertionstool für Biopsienadeln (Slave). Mit dem Tool soll eine haptische, bzw. taktile Kraftrückkopplung ermöglicht werden, für die ein Regelungsalgorithmus notwendig ist. Dafür habe ich über den Zeitraum meines Praktikums zwei Versionen des Nadelinsertionstools entwickelt und konstruiert. Bei der zweiten Version wurden weitere Funktionen und Sicherheitsfeatures hinzugefügt sowie ein Magazin verbaut, das ein Nachladen der Nadeln ermöglichen soll.

Die Arbeit in der Abteilung gefällt mir sehr, da das selbstständige Lösen und Bearbeiten von Aufgaben gefördert wird. Es wird eine freie Gestaltung in der Herangehensweise bei Problemen und Aufgaben geboten. Außerdem macht die Zusammenarbeit mit den Kolleginnen und Kollegen Spaß, da ein offener Umgang zu den grundlegenden Arbeitsprinzipien gehört.

Die Aufgabe meiner Masterarbeit besteht darin, einen Telemanipulator für roboter-unterstützte Biopsien zu entwickeln. Ein solches Telemanipulationssystem erlaubt die interaktive Steuerung über große Entfernung. Bei bildgesteuerten Biopsien ist der Einsatz von Röntgenstrahlung Standard, sorgt aber für eine Strahlenbelastung von Patientinnen und Patienten sowie den behandelnden Personen. Um Letztere vor der Strahlung zu schützen, entwickle ich einen Telemanipulator. Dieser erlaubt das Einstechen der Biopsienadel vom angrenzenden und röntgensicheren Kontrollraum aus.

Dafür habe ich ein haptisches Feedback in das System integriert, um den Ärztinnen und Ärzten ein Gefühl für den Widerstand der Nadel im Gewebe zu geben. Dies erhöht die Sicherheit des Systems und überlässt dem medizinischen Fachpersonal weiterhin die volle Kontrolle. Hierfür habe ich vier unterschiedliche Regelungen auf die Eignung für diesen Aufbau untersucht und miteinander verglichen. Anschließend habe ich die beste Regelung weiter optimiert und führe nun Anwenderstudien durch.

An der Abteilung »Klinische Gesundheitstechnologien« schätze ich die offene Umgangsweise und die flachen Hierarchien. Außerdem ist es eine großartige Erfahrung, eigene Ideen schnell umsetzen zu können und nicht von strengen Vorgaben eingeschränkt zu werden.

Im Rahmen meiner Doktorarbeit evaluiere ich ein robotisches Assistenzsystem, welches in Zukunft Ärztinnen und Ärzte bei der präzisen Platzierung von Nadeln in Weichgewebe, wie beispielweise der Leber oder Niere, unterstützen soll. Durch diese Nadeln können im Anschluss Proben genommen werden und gegebenenfalls auch Therapien durchgeführt werden. Die Kunst dabei ist das präzise Stechen, da die zu untersuchenden Gebiete teilweise kleiner als ein Zentimeter sind und sehr tief unter der Hautoberfläche liegen können. Dies erfordert heutzutage noch einen hohen Grad an Erfahrung und „einen langen Atem“, wenn man die Nadel mehrfach korrigieren muss.

Im Rahmen meiner Studie habe ich die Lernkurve von Novizen evaluiert, welche diese Intervention erlernen. In einem experimentellen Setting habe ich den robotischen Assistenten mit einem bereits etablierten System verglichen. Neben meinen medizinischen Vorkenntnissen habe ich bei meiner Arbeit auch die Grundlagen der Mechatronik und Pädagogik gestreift.

Besonders geholfen hat mir dabei die Arbeit auf Augenhöhe, welche in der Fraunhofer Abteilung »Klinische Gesundheitstechnologien« von allen gelebt wird. Die offene Atmosphäre und die unterschiedlichen Projekte ermöglichen es, in verschiede Projekte Einblick zu erhalten und meine Ideen einzubringen. So kann ich viele Erfahrungen und Eindrücke gewinnen, die über den klassischen Studiumsinhalt hinausgehen.