Patientenspezifische Instrumente für die minimal-invasive Chirurgie
Schlüsselfaktor für das Gelingen eines minimal-invasiven Eingriffs ist immer die einfache und zuverlässige Navigation des chirurgischen Instrumentariums. Bislang können Chirurgen nur aus einem begrenzten Spektrum an Geräten wählen, das von Medizingeräteherstellern vorgegeben ist. Anpassung einer bahnbrechenden Innovation Ziel des Projekts OPENMIND war die Entwicklung einer hochflexiblen Prozesskette für die bedarfsgerechte Produktion vollständig maßgeschneiderter Instrumente für die minimal-invasive Chirurgie, was nicht zuletzt Herstellern medizintechnischer Geräte zum technologischen und wirtschaftlichen Durchbruch verhelfen dürfte. „Das innovative Produktionssystem ist die Basis für eine kontinuierliche und kostengünstige Herstellung, sowohl für die Großserien- als auch Einzelproduktion“, erklärt Jonathan von Helden, Projektkoordinator und Forscher am Fraunhofer IPT. Die Forscher führten verschiedene Software-, Hardware- und Metrologiemodule in einem kontinuierlichen und adaptiven Produktionssystem zusammen. „Gleichzeitig wurde der Technologiereifegrad TRL6 für die gesamte Prozesskette erreicht – eine großartige Leistung für OPENMIND“, sagt von Helden. Enorm wichtig für die Anpassung sind dabei Online-Überwachungstools wie eine Datenbank, ein Prozessmodell und Prognosealgorithmen, was nicht nur hohe Produktqualität garantiert, sondern auch Parametersätze zur Herstellung individualisierter Führungsdrähte liefert und berechnet. Synchronisierung In der abschließenden Phase der Implementierung und Inbetriebnahme war die Synchronisierung der verschiedenen, in den Partnerlaboren entwickelten Produktionssysteme die größte Herausforderung. Wie Jonas Dorissen, der das gemeinsame Projekt betreute, erklärt, „sind viele dieser Systeme für einen jeweils spezifischen Zweck ausgelegt. Um die kontinuierliche Produktion zu sichern, mussten sehr rudimentäre Parameter wie Prozess- oder Materialflussgeschwindigkeit standardisiert werden.“ Dies konnte nur über die enge Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten und kontinuierliches Controlling gelöst werden. Künftige Marktreife TRL6 (d. h. die Prototypenherstellung in betrieblicher Umgebung), wurde über EU-Fördermittel erreicht, und weitere individuelle TRL sind angedacht. „Die Pullwinding-Technologie wie auch die neu entwickelte Online-Prozessüberwachung erreichte den Reifegrad TRL7 und kann nach Projektende mit mehr Industrialisierung auf TRL9 erhöht werden“, erklärt von Helden. Möglich wäre mit der OPENMIND-Technologie auch eine industrielle Anwendung für individualisierte Führungsdrähte, allerdings müssten hierfür noch einige technologische Probleme etwa beim Laserstrukturieren von Mikroprofilen ausgeräumt werden. Der Konsortialpartner Nano4Imaging arbeitet als potenzieller Endnutzer des Projektergebnisses an der Markteinführung und fördert die neue Technologie entsprechend. Einige Partner wollen ihre jeweiligen Module noch verbessern, möglicherweise im Rahmen eines Nachfolgeprojekts. Faserverstärkte Kunststoffe und MRT-geführte Chirurgie Die Entwicklung neuer kompatibler Geräte und Fortschritte in der MRT-Technologie sind bahnbrechend für die künftige minimal-invasive Chirurgie, was den Weg für völlig neue Verfahren wie interventionelle MRT (iMRT) ebnen wird. Bislang wurden mit der am Fraunhofer IPT entwickelten Mikro-Pullwinding-Technologie multifunktionale Punktionsnadeln, verschiedene Arten von Führungsdrähten und Kathetern sowie Aneurysmenklammern produziert. Wie von Helden betont, „zeichnet sich diese minimal-invasive Medizintechnik insbesondere durch den Einsatz faserverstärkter Kunststoffe aus. Dabei wird auf makroskopische metallische Komponenten verzichtet, was sich vor allem für MRT-geführte Eingriffe eignet.“
Schlüsselbegriffe
OPENMIND, minimal-invasiv, Medizintechnik, MRT, Chirurgie, faserverstärkte Kunststoffe, interventionelle MRT, Pullwinding-Technologie
