27. März 2014

Kostengünstige Smartphone-Technik in der Wirbelsäulenchirurgie

Das Universitätsspital Basel hat zusammen mit Forschern der Universität Basel ein neuartiges Navigationssystem entwickelt, das komplizierte Operationen an der Wirbelsäule deutlich vereinfacht. Anstelle von kostspieligen Technologien können nun Sensoren aus der Unterhaltungselektronik verwendet werden.

 
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Zwei Jahre lang wurde am Universitätsspital Basel (USB) zusammen mit dem Departement für Biomedical Engineering der Universität Basel an einem Prototypen geforscht. Ziel war es, ein neues System zu entwickeln, das Chirurgen bei der schwierigen Platzierung von stabilisierenden Schrauben in der Wirbelsäule anleitet. Kostengünstig und trotzdem schnell und präzise sollte es sein, um eine Alternative zu den computergestützten Navigationssystemen bieten zu können, die derzeit auf dem Markt sind.

Weil diese sehr teuer und daher nur bedingt verfügbar sind, müssen viele Chirurgen auf die weniger genaue Freihand-Methode zurückgreifen. Dies könnte sich nun ändern: Mit lediglich 600 Franken Materialkosten erzielt das am USB entwickelte Gerät beinahe gleich gute Ergebnisse wie die teuren, computergestützten Navigationssysteme. In der Schnelligkeit übertrifft es die bisherigen Systeme sogar – in nur zwei Minuten und ohne zusätzliche Röntgenbelastung können die Schrauben präzis positioniert werden. Der Prototyp wurde nun patentiert, und die Forschungsgruppe ist zurzeit auf der Suche nach einem Industriepartner, um ein massentaugliches Medizinprodukt zu entwickeln.

Einsatz von Smartphone-Sensoren

Der Bedarf an einer kostengünstigen Alternative, die höchste Präzision garantiert, ist vorhanden, denn der Eingriff findet in der Nähe von kritischen Bereichen wie Arterien und Nerven statt. Der Einsatz von sogenannten Pedikelschrauben dient insbesondere der Stabilisierung der Wirbelsäule, denn die Hauptstütze des menschlichen Körpers kann sich verletzen oder abnutzen, was bei Betroffenen zu starken Schmerzen führen kann. Um Linderung zu schaffen, werden unter anderem Schrauben in den verletzen Wirbelkörpern angebracht und längs mit Metallstäbchen verbunden. Die Schwierigkeit dabei: Nur wenn die Schrauben im richtigen Winkel vom korrekten Startpunkt aus angesetzt werden und nicht seitlich aus dem Wirbelkörper austreten, sitzen sie wirklich stabil und verletzen kein umliegendes Gewebe.

Das neu entwickelte System bietet hierbei entscheidende Unterstützung und erzielt deutlich genauere Ergebnisse als Methoden ohne Navigationssystem. Am chirurgischen Werkzeug wird ein kleines Kästchen mit Sensoren befestigt, welche die Bewegungen aufnehmen und sie per Funk an den Computer weiterleiten. Dieser zeigt dem Chirurgen an, ob das Werkzeug im richtigen Winkel angesetzt ist. Dass dieses ausgeklügelte System so kostengünstig funktionieren kann, ist auf die rasante Entwicklung in der mobilen Kommunikation und der Unterhaltungselektronik zurückzuführen. Das haben sich die Forscher Prof. Philippe Cattin, Dr. Gregory Jost und Jonas Walti zu Nutze gemacht: Ihr von der Gebert Rüf Stiftung unterstütztes Forschungsprojekt basiert auf Sensoren, die in vielen Smartphones und Tablets zur Standardausrüstung gehören. Die Sensoren sind von höchster Qualität und durch ihre enorme Verbreitung günstig erhältlich.