Akustische Regelung bei der automatisierten Schädeldachöffnung mittels Roboter-assistierter Laser-Osteotomie

In den letzten Jahren besteht zunehmend die Absicht, minimalinvasive Operationsverfahren und eine navigierte Instrumentenführung zu nutzen, um eine Erhöhung der chirurgischen Präzision im Bereich der Schädelbasis zu erreichen. Aus ethischen und wirtschaftlichen Gründen wird versucht, eine möglichst minimale Traumatisierung des Patienten zu verursachen. Der schonende Eingriff an der Schädelbasis umfasst die Forderung nach hoher Präzision, minimaler Krafteinwirkung und den Erhalt der weichen Gewebeformation nach einer kompletten Entfernung der über ihr liegenden knöchernen Gewebestruktur der Schädelbasis.

Dieser Aufgabe begegnet man am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit der Entwicklung von Regelungskonzepten auf Basis akustischer Emissionen für den schonenden operativen Eingriff bei der Schädeldachöffnung mittels Laser. Die Regelung soll den Übergang vom Knochen zur Hirnhaut unterhalb der Schädeldecke robust detektieren und die Ablation abbrechen. Dafür wurden erste Grundlagen zur Akquisition akustischer Emissionen und die Untersuchung des Emissionsverhaltens bei der Ablation von Knochen und Hirnhaut mit zwei verschiedenen Lasertypen erarbeitet. Der Fokus liegt auf der Erarbeitung eines sicheren Abbruchkriteriums, welches auf der Analyse verschiedener mathematischer Methoden basiert und in Hinblick auf eine automatisierte Regelung des Ablationsprozesses ausgewählt wird. Durch die Entwicklung verschiedener Bearbeitungsstrategien sollen die Abtrageigenschaften der einzelnen Lasertypen in Bezug auf Qualität, Effizienz und Robustheit der Laserbearbeitung unter Einsatz der zu entwickelnden akustischen Regelung für den schonenden operativen Eingriff bei der Schädeldachöffnung bewertet werden.
 
Kontakt: Christoph Ruhs , Karlsruher Institut für Technologie (KIT), wbk Institut für Produktionstechnik
christoph.ruhs@kit.edu