M2OLIE - Mannheim Molecular Intervention Environment; Verbundprojekt: Systemplattform für die minimalinvasive, assistierte molekulare Intervention (M²INT); Teilvorhaben: Systemplattform für die Applikation der molekularen Intervention

Abstract

Zur Unterstützungen CT-basierter Eingriffe in der interventionellen Radiologie wurde der Prototyp eines neuartigen Robotersystems erarbeitet. Im Gegensatz zu früheren Entwicklungen basiert das System nicht auf einem industriellen Roboterarm, sondern wurde von Grund auf für die Anforderungen des Einsatzes innerhalb des CT-Scanners konzipiert. Diese Anforderung resultiert in einer Geometrie mit bogenartiger Struktur, die zusammen mit dem Patienten vollständig im Scanner Platz findet sowie die weitgehende Reduzierung metallischer Komponenten im Bildgebungsbereich zur Vermeidung von Bildartefakten. Mit dem optimierten System wurden umfangreiche Validierungsmessungen im Interventionsraum unter CT-Bildgebung durchgeführt. Dabei wurde der komplette Interventionsworkflow (initialer Scan - automatisierte Registrierung - robotische Positionierung der Nadelhülse - manueller Einstich der Nadel - Kontrollscan) an einem neuen, ebenfalls im Rahmen des Projekts entwickelten und hergestellten Phantom durchgeführt. Hierbei konnte unter anderem eine deutliche Verbesserung der Präzision und der Genauigkeit des Systems bei der Positionierung der Biopsienadel im Gesamtworkflow gezeigt werden Das System bietet deutliche Vorteile gegenüber den bisher manuell durchgeführten Eingriffen: Zum einen wird die Genauigkeit auch bei Off-Plane-Punktionen erreicht, was eine größere Flexibilität bei der Auswahl des Nadelpfads gegenüber den manuell durchgeführten In-Plane-Punktionen ermöglicht. Zum anderen werden die genannten Genauigkeiten mit einem einzigen Einstich erreicht, was gegenüber dem manuellen, iterativen Prozess mit mehreren Zwischenscans und Korrekturen zu einer deutlichen Zeitersparnis führen kann. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse ist davon auszugehen, dass bei einer Weiterentwicklung des Systems die Genauigkeit soweit reduziert werden kann, dass auch kleine Läsionen sicher getroffen werden. Neben der technischen Evaluierung wurde in der 2. Förderphase (FP) sehr früh im Prototypenstatus eine Usability-Studie mit Ärztinnen und Ärzten durchgeführt, um die Benutzerfreundlichkeit des robotischen Prototyps „IntRo-CT zu evaluieren. Für die Studie wurde auf die fachliche und methodische Unterstützung des an der Universitätsmedizin Mannheim ansässigen "Usability Labs" gesetzt, welches tiefgehende Expertise in diesem Bereich mitbringt. Die Usability-Studie lieferte wertvolle Erkenntnisse zur Benutzerfreundlichkeit und Effektivität des Prototyps. Ärztinnen gaben überwiegend positive Rückmeldung zum gesamten Entwurf und Aufbau des Systems und vor allem zum optischen Feedback des Roboters, die als hilfreich für die manuelle Positionierung empfunden wurde. Die Usability-Studie bestätigte, dass der Prototyp in der aktuellen Ausbaustufe wertvolle Unterstützung für interventionelle Eingriffe bieten kann und eine solide Grundlage für die zukünftige Entwicklung darstellt. Die Rückmeldungen der Anwenderinnen fließen in die weitere Optimierung der Bedienbarkeit zukünftiger robotischer Entwicklungen (z. B. während der 3. FP) ein, insbesondere im Bereich der Benutzeroberfläche und der Automatisierungsmöglichkeiten konnten wertvolle Ideen gesammelt werden. Datei-Upload durch TIB