Rotatie-osteotomie van het acetabulum met een robotarm

Robotergestützte Hüftpfannen Rotationsosteotomie für bessere Patientenergebnisse

Das Shanghai Electric Group Corporation Central Research Institute und das Shanghai Sixth People's Hospital entwickelten gemeinsam den SpheriObot, das weltweit erste Robotersystem, bei dem ein LBR Med in der Rotationsosteotomie zum Einsatz kommt. Die theoretischen Grundlagen und der Algorithmus, die Steuerung und die Implementierung können für alle Durchtrennungen von Knochen verwendet werden, die orthopädische Chirurgen durchführen, z. B. die Osteotomie aufgrund von Deformitäten oder die Umstellungsosteotomie aufgrund von degenerativen Veränderungen im Oberschenkelknochen und Schienbein.

Die angeborene Hüftdysplasie ist eine Erkrankung, die bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen Schmerzen, Schwierigkeiten beim Gehen, schwere Deformierungen und sogar Behinderungen verursacht. Ärzte geben hüfterhaltenden Operationen immer häufiger den Vorzug gegenüber dem künstlichen Gelenkersatz, weil sich bei letzterem die Patienten im weiteren Verlauf ihres Lebens potenziell mehreren Revisionen des künstlichen Gelenks unterziehen müssen. Ein gängiges klinisches Verfahren zum Erhalt der Hüfte ist die periazetabuläre Osteotomie, die von Dr. Reinhold Ganz in der Schweiz erfunden wurde. Dabei handelt es sich um einen multilateralen Knochenschnitt um die Hüftgelenkspfanne, bei dem dieses vom umgebenden Becken getrennt wird. Symptome werden durch eine Anpassung des Hüftpfannenwinkels gelindert, wobei die Pfannenüberdachung des Hüftkopfs verbessert wird.

Es gibt jedoch einige Risiken im Zusammenhang mit der Methode von Dr. Ganz.

Erstens: Die Knochenfragmente können nicht problemlos neu ausgerichtet werden und können zu einer Beckeninstabilität führen. Zweitens: Aufgrund der großen Anzahl freiliegender Inzisionen kann es zu einer verzögerten Heilung kommen, die zu einer schwerwiegenden Lageveränderung der Hüftpfanne und sogar zum Absterben des Knochengewebes führen kann. Drittens: Die Osteotomiefläche liegt sehr nahe an den Blutgefäßen und dem Ischiasnerv. Eine unsachgemäße Operation kann deshalb zur Abtrennung von Blutgefäßen und Nerven führen. Viertens: Zahlreiche Komplikationen sind mit dem Eingriff assoziiert, z. B. eine postoperative Nichtheilung des Knochens und der Verlust der Deformitätskorrektur.

Ein neuer, robotergestützter Ansatz zur periazetabulären Osteotomie

Aufgrund des hohen chirurgischen Schwierigkeitsgrades und der Risiken der Osteotomie nach Ganz kann diese nur von erfahrenen Chirurgen in einigen orthopädischen Kliniken in China durchgeführt werden. Zur Vermeidung der zahlreichen Schwachpunkte der periazetabulären Osteotomie (Ganz-Osteotomie) in der klinischen Chirurgie haben die Forschungs- und Entwicklungsteams des Shanghai Electric Group Corporation Central Research Institute und des Shanghai Sixth People's Hospital einen neuartigen Roboter für die azetabuläre Rotationsosteotomie entwickelt, den SpheriObot. Der Begriff SpheriObot besteht aus drei Teilen: „Spheri“ steht für kugelförmig, „O“ für Osteotomie und „bot“ für Roboter.

Projectteam voor SpheriObot — Projektteam für SpheriObot

Dieses chirurgische Robotersystem beinhaltet den KUKA LBR Med Roboter als Hauptkomponente, eine spezielle kugelförmige Pendelsäge und eine optische Navigationspositionierungstechnologie. Auf diese Weise wird die Hüftpfanne vollständig in Kugelform abgetrennt. Die Hüftpfanne mit ihrer knorpeligen Oberfläche kann dann frei in eine geeignete, dem Hüftkopf entsprechende Position eingesetzt werden. Das gesamte Osteotomieverfahren kann man sich wie das „Entnehmen einer Eiskugel“ vorstellen. Das Verfahren findet weit entfernt von wichtigen neurovaskulären Komponenten statt. Deshalb ist es minimalinvasiv, sicher, weniger anfällig für Folgeschäden und fördert eine schnellere Genesung.

Speciale sferische pendelzaag — Spezielle kugelförmige Pendelsäge

Am Shanghai Sixth People's Hospital wurde im Zuge der Entwicklung des Rotationsosteotomieroboters für das Azetabulum die 3D-CT-Bildrekonstruktionstechnologie eingeführt. Mithilfe der 3D-Knochenrekonstruktionstechnologie kann der SpheriObot-Roboter das Osteotomiezentrum der Hüftpfanne und den idealen Arbeitsbereich ermitteln. Die NDI-Kamera mit hoher Positionierungsgenauigkeit dient zur Navigation des Systems und das übergeordnete Computersystem steuert die Arbeitstrajektorie des Roboters. Dadurch kann eine sphärische Osteotomie an der Fossa acetabularis mit einer minimalen Dicke von nur 5 mm erreicht werden.

LBR Med-Sensoren unterstützen den Chirurgen während der gesamten periazetabulären Osteotomie bei der Führung des Roboters

Der LBR Med ist in jeder Achse mit Drehmomentsensoren ausgestattet, die den Chirurgen bei der Handhabung des Roboters unterstützen. Außerdem können damit die Tangential- und Normalkräfte an der Pendelsäge während des Osteotomieprozesses optimal überwacht werden. So wird das gesamte Osteotomieverfahren für den Chirurgen visualisiert.
Das Robotersystem SpheriObot mit dem NDI-Trackingsystem und der 3D-CT-Bildrekonstruktionstechnologie zeichnet sich durch eine hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeit aus. Dadurch können Eingriffe mit einer maximalen Abweichung von der Rotationsgenauigkeit um 1 Grad und einer Positioniergenauigkeit unter 1 mm sehr genau durchgeführt werden.

Acetabulaire, roterende osteotomierobot — Roboter für azetabuläre Rotationsosteotomie

Die Zukunft der robotergestützten azetabulären Rotationsosteotomie

Das Shanghai Sixth People's Hospital hat den ersten Prototyp eines sphärischen Osteotomiegeräts in China hergestellt. Das Krankenhaus wird von der F&E-, Produktions- und Marketing-Abteilung der Shanghai Electric Group bei der Optimierung des Systems, diversen Branchentests und schließlich bei der Markteinführung unterstützt.
Ziel ist es, die Produkte weltweit zum Wohle der Menschheit zu bewerben und den Ärzten von Nutzen zu sein.