Projektdaten

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Inhärente, silikonbasierte Sensorelemente für aktiv-verformbare, hydraulisch-aktuierte Medizinprodukte, Akva-Med(Sense)

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Die zunehmende Komplexität der chirurgischen Zugänge und Zugangswege fordert Alternativen zu den herkömmlichen medizinischen Instrumentarien. Bei diesen kommen für eine aktive Verformung Mechanismen mit hohem Raumbedarf, wie Bowdenzugsysteme oder die gesamte Struktur versteifende Komponenten (Hülsen, Metallseelen) zum Einsatz. Die hohe Steifigkeit steht dann im Gegensatz zur vorgesehenen Anwendung. Diese Problematik ist besonders gravierend bei Cochlea-Implantaten (CI), die in ein mehrfach gewundenes Hohlorgan (Cochlea) eingeführt werden, um den funktionell intakten Hörnerv elektrisch zu stimulieren und so ein Sprachverstehen zu ermöglichen. Trotz stetiger Verbesserung der operativen Technik kommt es jedoch bei der Insertion immer wieder zu Verletzungen der empfindlichen, funktionellen Strukturen des Innenohres. In Folge dessen ertauben resthörige Patienten operationsbedingt oder erfahren einen relevanten Hörverlust (20-30 dB). Resthörerhalt ist aber aktuell das dominierende Ziel der CI-Versorgung, da die Kombination aus akustischer (vorhandene Resthörvermögen) und elektrischer (CI) Stimulationen einen überproportional starken Vorteil für den Patienten erwirkt. Mit konventionellen CI kann Resthörerhalt nicht sicher gewährleistet werden. Daher sollen hier die Grundlagen für neue Lösungen in der CI-Anwendung geschaffen werden. Als ein Ansatz dienen spezielle nachgiebigen Mechanismen, deren Verformungsverhalten durch Druckbeaufschlagung gezielt manipuliert wird. Hochpräzise navigations- und robotergestützte Operationsverfahren eröffnen prinzipiell die Möglichkeit, komplexe Insertionswege zu überwinden. Damit soll das Implantat während der Insertion bestmöglich dem natürlichen Verlauf des Innenohres geführt werden, um durch gezielte Formänderung das Maß an Kontakt zwischen CI und umgebender Anatomie zu minimieren. Notwendig dafür ist jedoch ein definiertes und mathematisch beschreibbares Verformungsverhalten des Implantats. Unter Ausnutzung der Vorteile nachgiebiger Mechanismen (Aktuierung bei gleichzeitig geringer Steifigkeit) kann erstmalig schonende Insertion mit modiolsnaher Endlage kombiniert werden. Dies wäre eine grundlegende Neuerung in der CI-Versorgung, denn alle bisherigen CI realisieren eine modiolusnahe Endlage durch zusätzliche versteifende Strukturen oder verzichten zugunsten höherer Flexibilität vollständig darauf. Zudem ist eine präzise Insertion durch Anpassung der Verformung an den Verlauf der Cochlea grundsätzlich nicht möglich. Durch simulationsbasierte Untersuchungen können die notwendigen mechanischen Eigenschaften des Elektrodenträgers und Aktorik entworfen werden. Hochpräzise Schliffbildgebung dient der notwendigen Erfassung der filigranen Anatomie des Innenohres. Mittels Demonstratoren soll anschließend die Funktionsfähigkeit der neuartig aktuierten Elektrodenträger nachgewiesen werden. Diese Grundlagen werden eine Basis für fluidisch aktuierte Endoskopen und Katheder für weitere schonende chirurgische Anwendungen bilden.