Projektdaten

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Aktiv krümmbare Kanülen für die stereotaktische Neurochirurgie

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Stereotaktische Eingriffe am menschlichen Gehirn, wie die tiefe Hirnstimulation und die Hirnbiopsie tief gelegener Pathologien, werden bisher mit starren, geraden Kanülen ausgeführt. Modere Softwaresysteme erlauben eine präzise Planung vom Eintrittsort am Schädel durch das Hirngewebe zum Zielort anhand aktueller Bilddatensätze. In diesem Projektvorhaben von Medizinern, Ingenieuren und Mathematikern wird die Realisierbarkeit eines neuen Operationsverfahrens für die stereotaktische Neurochirurgie untersucht, das gekrümmte Trajektorien zum Erreichen eines Zielpunkts verwendet. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl neuer Planungsmöglichkeiten, um Zielorte mit deutlich geringerem operativen Risiko unter Umgehung von funktionell wichtigen Faserbahnen und Blutgefäßen zu erreichen. Aus medizinischer Sicht ist die Frage zu beantworten, ob der Einsatz gekrümmter Trajektorien für intrakranielle Pathologien grundsätzlich möglich ist und welche Eigen­schaften diese Trajektorien aufweisen müssen. Des Weiteren gilt es zu untersuchen, in welchem Maße die Bewegung gekrümmter Kanülen zu traumatischer Gewebeveränderung führt und welche Vorteile und Risiken aus dem Verfahren entstehen. Mit Trajektorienplanungs­werkzeugen, Schädel- und Kadavermodellen sowie Tierversuchen soll der Frage nachgegangen werden, ob ein solches Operationsverfahren prinzipiell realisierbar ist. Gut geeignete aktiv krümmbare Kanülen sind Mechanismen aus geraden und vorgekrümmten Röhrchen aus Formgedächtniswerkstoff, die verschieb- und verdrehbar ineinandergesteckt sind. Beim Aus- und Einfahren entlang einer gekrümmten Bahn müssen die Querbewegungen möglichst gering sein, um ein Zerschneiden oder Verdrängen des Hirngewebes zu minimieren. Dies und andere Aspekte machen die Entwicklung neuer mathematischer Kanülenmodelle erforderlich, welche bspw. Effekte wie Bahnhysterese ab­bilden und damit die präoperative Vorhersage derartiger Phänomene bei der Trajektorienplanung ermöglichen [ ... ]