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Rubrik: Tagesberichte |
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ETH-Forscher arbeiten an winzigen Robotern für die Chirurgie Kleinstroboter im Körper | |
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ETH-Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung mikroskopischer Roboter, die in den menschlichen Köper injiziert werden können. Auf diese Weise sollen künftig für Chirurgen schwer erreichbare Stellen zugänglich gemacht werden. Ziel der „BioMicroRobotics“-Forschung ist es zudem, Medikamente exakt zur gewünschten Position im Organismus zu bringen und Operationen auf minimale Eingriffe zu reduzieren. Claudia Naegeli Roboter erkunden schon seit einiger Zeit Gebiete, die für den Menschen schwer zu erreichen sind. Sie liefern Daten über entlegene Gebiete im Sonnensystem, ferne Planeten oder über die Unterwasserwelt. Nun sollen sie in einem viel kleineren, aber nicht weniger bedeutenden Rahmen auf Entdeckungsreise geschickt werden: im menschlichen Körper. Denn auch innerhalb unseres Organismus existieren Bereiche, die von Ärzten und Chirurgen nur schwer oder überhaupt nicht erreicht werden können. Professor Bradley Nelson vom Institut für Robotik und Intelligente Systeme der ETH Zürich entwickelt mit seinem Team diese speziell für biomedizinische Eingriffe gedachten mikro-skopischen Roboter (1). Den Wissenschaftlern ist es gelungen, die bisher kleinsten Roboter dieser Art zu konstruieren. „Es ist uns gelungen, Bauteile zu erstellen, deren Breite jener von vier menschlichen Haaren entspricht“, erklärt Bradley Nelson. Die Grösse der Maschinen ist logischerweise entscheidend für ihre Tauglichkeit in der minimal invasiven Chirurgie. Nur mit feinsten Bauteilen ist es möglich, beispielsweise Medikamente präzis mittels Roboter an den Ort ihres Einsatzes zu transportieren, ohne den Patienten ernsthaft zu verletzen. Kleiner Mann im Auge Der Gedanke, sich einen Roboter in das Auge injizieren zu lassen, mag bei manchem Patienten Unbehagen auslösen. Sind derartige Eingriffe nicht mit enormen Risiken verbunden? Bradley Nelson betont, dass die Forscher mit dem Einsatz der mikroskopischen Roboter bei medizinischen Eingriffen erst am Anfang stünden. „Momentan konzentrieren sich unsere wissenschaftlichen Bestrebungen auf die Augenchirurgie“, erklärt der Professor. Die Wahl dieses Fachgebietes habe praktische Gründe. „Innerhalb des Sehorganes können die mikroskopischen Roboter relativ einfach gesteuert werden“, präzisiert er. Ausserdem seien Ärzte gerade bei medizinischen Eingriffen zur Untersuchung der Augen noch immer auf die Arbeit mit relativ dicken Nadeln und groben Instrumenten angewiesen. „Deshalb kann man sogar sagen, dass wir die Risiken eines operativen Eingriffs am Auge für den Patienten mit Hilfe der Roboter minimieren können.“
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„Die Anwendung, die wir momentan prüfen, ist die Verabreichung von Medikamenten in Venen der Netzhaut, welche nicht breiter sind als ein menschliches Haar“, erzählt Bradley Nelson. Ein komplettes Robotersystem zu konstruieren, das innerhalb des menschlichen Körpers funktionieren kann, stellt enorme Herausforderungen an die Wissenschaft. Forschung im Bereich „BioMicroRobotics“ ist nur dank einer innovativen Kombination von Mikro- und Nano-Technologie mit der medizinischen Robotik möglich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Robotern, die mittels Batterie oder elektrischem Kabel mit Strom versorgt werden, beziehen sie ihre Energie von einem externen magnetischen Feld. Aufgrund der hohen Komplexität der mikroskopischen Roboter konzentrieren sich die Wissenschaftler der ETH momentan auf zwei Gebiete: Auf die Konstruktion und Bauweise der Apparate sowie auf alles, was mit der Kontrolle der Maschinen innerhalb des menschlichen Organismus im Zusammenhang steht. Momentan existieren vier verschiedene, kubusartige Formen der mikroskopischen Roboter, die je nach medizinischem Eingriff zum Einsatz kommen. Medizin der Zukunft Für Bradley Nelson sind die „BioMicroRobots“ eine Technologie, die wegweisend sein kann für die Medizin der Zukunft. Deshalb soll ihre Anwendung auch in den unterschiedlichsten Bereichen der Medizin eingesetzt werden. „Wir führen Gespräche mit Kardiologen, testen den Einsatz von Robotern am menschlichen Ohr oder überlegen, wie wir mit ihrer Hilfe Tumore behandeln können“, erzählt er. Doch nicht nur die Anwendung auf verschiedene Organe wird die Wissenschaftler in der nahen Zukunft umtreiben. „Wir sind ständig daran, die Roboter weiterzuentwickeln. Unser Ziel besteht einerseits darin, die einzelnen Bauteile so klein wie nur möglich zu gestalten und sie andererseits möglichst gut kontrollieren zu können“, sagt der Professor für Robotik und Intelligente Systeme. „Nur auf diese Weise können wir den Patienten eine bestmögliche Behandlung mit möglichst geringem Trauma gewährleisten.“ |
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