Kraft-basierte lokale Navigation zur robotergestützten Implantatbettanlage im Bereich der lateralen Schädelbasis

Abstract

Die Domane der Operationsroboter liegt heute in Frasarbeiten an knochernen Strukturen. Da Roboter uber eine extreme Prazision verfugen und nicht ermuden bietet sich ihr Einsatz insbesondere bei langwierigen und zugleich hochprazisen Frasvorgangen im Bereich der lateralen Schadelbasis an. In jungsten Arbeiten wurden Prozessparameter zur Anlage eines Implantatlagers bspw. fur ein Cochlea Implantat oder fur eine roboterunterstutzte Mastoidektomie ermittelt. Gemessen wurden die Parameter Kraft, Moment, Vibration und Temperatur bei unterschiedlichen Vorschuben, Drehzahlen, Bahnkurven und unterschiedlichem Knochenmaterial (Mastoid, Kalotte). Hieraus ergaben sich Optimierungsparameter fur solche Frasvorgange. Auffallend waren unvermittelt auftretende und extrem weit uber dem Grenzwert liegende Spitzenwerte fur Krafte, bei im Normbereich liegenden Mittelwerten. Aus diesem Grunde wurde ein Verfahren entwickelt, welches aus einer geometrischen Beschreibung des Implantates eine geeignete Frasbahn errechnet und eine Kraft-geregelte Prozesskontrolle des Frasvorganges implementiert. Mit einem 6-achsigen Knickarmroboter erfolgten die Untersuchungen primar an Tierpraparaten und zur Optimierung an Felsenbeinpraparaten.Durch intraoperative online Ruckkopplung der Kraft - Sensorik war eine lokale Navigation moglich. Bei steigenden Kraften uber den Grenzwert wurde die Vorschubgeschwindigkeit automatisch reguliert, auch konnte das Errreichen der Dura an Hand der Werte detektiert werden. Das Implantatlager lies sich durch das entwickelte Computerprogramm exakt ausfrasen. Die Untersuchungen ergaben, dass eine zufriedenstellende Anlage eines Implantatbettes in der Kalotte durch einen Kraft-geregelten Frasvorgang mit einem Roboter, im Sinne einer lokalen Navigation, gelingt.