KUKA Medical Robotics: Projekte und Studien

KUKA liefert der Medizinbranche roboterbasierte Technologien – und beteiligt sich durch Partnerschaften mit Hochschulen und Instituten aktiv am technologischen Fortschritt in der Medizinrobotik. 

Damit Medizinroboter mit Komponenten von KUKA stets am aktuellen "Puls der Robotik" bleiben, fördern wir einen engen Technologietransfer zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. Mit zahlreichen Partnerschaften zu Hochschulen und Instituten setzen wir uns für fortschrittliche, roboterbasierte Lösungen in der Medizin ein.

Medizinroboter werden überall dort eingesetzt, wo sie Menschen bei der Arbeit und den Patienten bei der Genesung unterstützen können. Ihre sensitiven Eigenschaften finden als Assistenzfunktionen in der Orthopädie, der Chirurgie als auch in der Radiologie Anwendung.


Mit Kooperationen gelingt es uns, Kompetenzen aus Industrie und Wissenschaft effizient miteinander zu verknüpfen. Aus solchen Win-Win-Situationen entstehen Roboterinnovationen für die Medizin.

Michael Otto, Leiter Division Healthcare bei der KUKA Roboter GmbH

Medizinrobotik: aktuelle Forschungsprojekte

Kooperationen und Projekte sind wichtige Innovationstreiber. Daher engagieren wir uns in zahlreichen Projekten rund um Medizinrobotik und sorgen gemeinsam mit unseren Partnern für Schlüsseltechnologien in diesem Wachstumsmarkt. KUKA beteiligt sich aktuell an folgenden Forschungskooperationen:

HaiLeg: Sensitive Beinpresse für komplexe Kniemodelle

Im Forschungsprojekt HaiLeg (High articulated intelligent Leg) der Deutschen Sporthochschule Köln fungiert ein KUKA Roboter als sensitive Beinpresse für orthopädische Analysen. Hierbei drückt der Patient seinen Fuß gegen eine drucksensitive Platte. Die erfassten Bewegungsdaten werden in Echtzeit an einen Computer übermittelt und dort weiterverarbeitet. Aus den so errechneten Drehmomenten und Muskelkräften lässt sich ein biomechanisches Modell des Knies erstellen.

In Echtzeit zum biomechanischen Kniemodell: Ein KUKA Roboter dient als sensitive Beinpresse

M²INT: Minimal-invasive Tumorbehandlung auf molekularer Ebene

Um eine gesicherte Diagnose bei Krebspatienten zu erhalten, werden Biopsien durchgeführt, also die gezielte Gewebeentnahme an einer vorher identifizierten Stelle. Bei Patienten mit mehreren verteilten Metastasen gestaltet sich dieser Vorgang jedoch schwierig und aufwändig. Ziel des vom BMBF geförderten Projekts ist es, nach der erfolgreichen Diagnostik dieser oligo-metastasierten Patienten die Tumore auf molekularer Ebene minimal-invasiv zu behandeln.

Dazu arbeitet der Arzt Hand in Hand mit dem Roboter: Nachdem mit einem 3D-Röntgensystem die Einstichstelle lokalisiert wurde, nähert sich der Roboter dieser Stelle mit einer Biopsie-Nadel behutsam an. Dabei führt der Arzt den Roboter mit seiner Hand. Den Einstich selbst nimmt der Arzt gemeinsam mit dem Roboter vor. Das neue Verfahren soll diese bei jeder Metastase zu wiederholende Prozedur vereinfachen und beschleunigen. Dies führt zur Erleichterung für das OP-Team und damit auch für den Patienten.

Der sensitive KUKA Leichtbauroboter lässt sich durch die mobile Plattform leicht ad hoc in den OP integrieren

AOT: Exaktes Knochenschneiden dank Lasertechnologie

Trotz der enormen medizinischen Fortschritte in den letzten Jahren greifen Chirurgen nach wie vor zur Säge, wenn es um Knochenschnitte geht. Diese konventionelle Methode führt dazu, dass loses Knochenmaterial in die Schnittflächen eingepresst wird, was die Heilung in diesem Bereich verzögert. Die Schweizer Firma AOT will das mit dem Projekt CARLO (Cold Ablation Robot-guided Laser Osteotomy) ändern: Mittels kalter Lasertechnologie erlaubt es der KUKA Roboter dem Medizinprodukt den Knochen berührungsfrei zu schneiden - nicht nur gerade, sondern auch bogen- oder puzzle-förmig. Diese Methode hat gleich mehrere Vorteile für den Patienten: die Knochenoberfläche bleibt intakt und der Knochen lässt sich nach dem Schnitt wieder passgenau zusammenfügen, so dass sich die Heilungszeit wesentlich verkürzt.

Mit dem aufgesetzten Laserkopf wird der KUKA Leichtbauroboter zum berührungsfreien Schnitt-Instrument (© AOT)

MURAB: Verbesserte Brustkrebsdiagnostik durch assistierende Robotersysteme

An einer verbesserten Diagnostik im Bereich Brustkrebs- und Muskelerkrankungen arbeitet KUKA im europäischen Forschungsprojekt MURAB gemeinsam mit Partnern. Tritt nach einem Brustkrebs-Screening ein Verdacht auf, so wird durch eine Biopsie das verdächtige Gewebe entnommen und weiter untersucht. Dabei ist es entscheidend, genau das betroffene Areal zu treffen. In dem Projekt wird durch eine Kombination von MRT-Bildgebung und Ultraschall eine genaue Zielführung ermöglicht. Der KUKA Roboter führt die Ultraschall-Sonde und richtet die Biopsie-Nadel auf die Läsion aus, so dass der Arzt die Nadel mit hoher Präzision einführen kann. Das Ziel ist es, die Prozedur für die Betroffenen einfacher und sicherer zu machen. 

Der flexible Arm des KUKA Leichtbauroboters erlaubt eine verbesserte Brustkrebsdiagnostik

STIMULATE: Mit Mensch-Roboter-Kollaboration gegen Krebszellen

Am Solution Centre for Image Guided Local Therapies (STIMULATE) werden die Operationen der Zukunft mithilfe von KUKA Robotern schon heute demonstriert: Der hybride OP-Saal besteht aus einem taktilen Fußboden, einer flexiblen Liege, einem großen bildgebenden Roboter und einem Leichtbauroboter mit Bedienpanel.

Mit diesem Setup kann zum Beispiel eine roboterassistierte Radiofrequenz-Ablation durchgeführt werden, also ein Verfahren, bei dem Gewebe wie etwa ein Tumor durch die Zufuhr von großer Hitze zerstört werden soll. Dazu wird von dem Patienten mithilfe des Siemens Artis zeego zunächst ein Volumen erstellt. Anschließend führt der sensitive KUKA Leichtbauroboter zusammen mit dem Arzt das Instrument an die geplante Stelle. Der Roboter stellt dabei sicher, dass das Instrument die Ausrichtung beibehält. Die Bewegung endet, sobald die zuvor identifizierte finale Position erreicht ist. Bei dieser Prozedur ist die Interaktion von Mensch und Roboter entscheidend, um eine sichere und präzise Ablation des Tumors zu erreichen.

Chirurg und Roboter arbeiten für die Entfernung der Krebszellen zusammen

Laserosteotomie mit Medizinroboter

KUKA Roboter als sanfte Knochenbrecher? Das ist tatsächlich das Ziel des Forschungsprojekts Laserosteotomie, das KUKA gemeinsam mit der IMES Hannover lanciert hat. Künftig sollen nämlich Laser für die berührungslose Knochenbearbeitung eingesetzt werden. Das ermöglicht eine genauere Schnittführung und eine beschleunigte Wundheilung.

Denn durch Einsatz des Lasers wird bei der Laserosteotomie umliegendes Gewebe geschont und der infektiöse Metallabrieb von Instrumenten in der Wunde ausgeschlossen. In einer Simulation mit dem LBR iiwa wird neben der Robotersteuerung und -regelung insbesondere der Materialabtrag durch den Laser erforscht.
Im Forschungsprojekt Laserosteomie sollen Knochen künftig mit Laser bearbeitet werden.

Roboterassistierte Chirurgie dank Schnittstellenkonzept

Damit Medizinroboter erfolgreich als OP-Assistenten in der Chirurgie eingesetzt werden können, braucht es vor allem eines: Schnittstellen zur einfachen Anbindung und Integration in ein bildgestütztes Therapiesystems. Deshalb hat KUKA gemeinsam mit dem Institut für Mechatronische Systeme in Hannover ein Schnittstellenkonzept entwickelt, das die einfache Anbindung eines KUKA Leichtbauroboters (LBR) an ein bildgestütztes Therapiesystem ermöglicht.

Mit dieser praktischen Anwendung können die Ergebnisse umfangreicher Recherchen validiert werden. Dazu wird der KUKA LBR über eine generische Implementierung der Schnittstellen in die MediLAB-Umgebung des Medizintechniklabors des Institutes integriert.
Roboterassistierte Chirurgie wird dank ausgefeiltem Schnittstellenkonzept möglich.

MURAB: Verbesserte Brustkrebsdiagnostik durch assistierende Robotersysteme

An einer verbesserten Diagnostik im Bereich Brustkrebs- und Muskelerkrankungen arbeitet KUKA im europäischen Forschungsprojekt MURAB gemeinsam mit Partnern. Tritt nach einem Brustkrebs-Screening ein Verdacht auf, so wird durch eine Biopsie das verdächtige Gewebe entnommen und weiter untersucht. Dabei ist es entscheidend, genau das betroffene Areal zu treffen. In dem Projekt wird durch eine Kombination von MRT-Bildgebung und Ultraschall eine genaue Zielführung ermöglicht. Der KUKA Roboter führt die Ultraschall-Sonde und richtet die Biopsie-Nadel auf die Läsion aus, so dass der Arzt die Nadel mit hoher Präzision einführen kann. Das Ziel ist es, die Prozedur für die Betroffenen einfacher und sicherer zu machen. 

Der flexible Arm des KUKA Leichtbauroboters erlaubt eine verbesserte Brustkrebsdiagnostik

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