Forschungsgesellschaft für Messtechnik,
Sensorik und Medizintechnik e.V. Dresden

Entwicklung physikalischer Modelle von Darm, Leber und Magen zu Übungs- und Ausbildungszwecken für die offene und minimalinvasive chirurgische Intervention

In diesem Projekt wurden Organmodelle von Leber, Galle, Darm, Appendix und Magen auf der Basis kollagener Rohmaterialien für das chirurgische Training entwickelt. Chirurgische Eingriffe, sowohl offener als auch minimalinvasiver Art, werden zurzeit im Rahmen von Tieroperationen, an 3D-Simulatoren oder in Form der Assistenz trainiert. Durch die Weiterentwicklung verschiedener Operationstechniken besteht jedoch ein Trainingsbedarf nicht nur im Studium, sondern während des gesamten Berufslebens eines Arztes.

Besonderes Augenmerk erfordern dabei die minimal-invasiven Methoden, bis hin zur Entwicklung einer völlig narbenlosen Chirurgie. Die Operationen erfolgen durch kleinste Schnitte. Die Orientierung geschieht dabei mittels Bildübertragung auf dem Bildschirm. Diese Techniken erfordern vom Operateur eine Umstellung der Sehgewohnheiten sowie den sicheren Umgang mit Trokaren unter verändertem taktilen Gefühl über deren Hebelwirkung.

Ein Grundproblem bei der Entwicklung von weitgehend realistischen Organmodellen bestand bisher darin, dass keine Materialdaten von Organen in durchblutetem Zustand zur Beschreibung der werkstoffwissenschaftlichen Eigenschaften verfügbar waren. Diese Kennwerte wurden nun mittels Zug- und Druckversuchen im Rahmen einer Organkartierung aufgenommen und in einer Datenbank zusammengefasst. Die Messdaten der Eigenschaften von lebenden Organen wie Druck-, Reiß-, Schneidfestigkeit und Dehnbarkeit sind für die Entwicklung von Modellen aus ingenieurtechnischer Sicht unerlässlich, jedoch messtechnisch schwer erfassbar. Deshalb wurden diese Werte an ex-situ-Materialien erfasst. Des Weiteren wurde eine Aluminiumgussform für das Leber-Galle-Modell mit einem KMU-Partner gefertigt. Außerdem wurde eine Reihe von Materialproben hergestellt, die zunächst auf ihre Eignung getestet und anschließend weiter optimiert wurden. Mit Hilfe der Aluminiumform und anderer Formen aus Silikon wurden dann Modelle für die Bewertung durch Fachkollegen in größerer Stückzahl gefertigt. Die verschiedenen Modelle wurden auf Kongressen, Messen und Fachveranstaltungen (Trainingskursen) evaluiert und vom Fachpublikum sehr positiv angenommen.

Mit den im Projekt entwickelten Modellen ist es möglich, Organe des Bauchraumes für minimalinvasive und offene Eingriffe bereit zu stellen, die für die verschiedensten Präparationsmöglichkeiten wie scharfes und elektrisches Schneiden, Clippen, Fassen, Unterspritzen, Nähen und Klammern sowie für die Darstellung in bildgebenden Verfahren geeignet sind.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema vom 01/08 bis 10/10 von dem Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH (FILK) (Meißner Ring 1-5, 09599 Freiberg, Tel.: 03731/366-165) unter der Leitung von Dr. M. Meyer (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. M. Stoll), der Technischen Universität München, Klinikum rechts der Isar, Chirurgische Klinik und Poliklinik (Ismaninger Straße 22, 81675 München, Tel.: 089/4140-2139) unter der Leitung von Prof. Dr. H. Feußner (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. J. R. Siewert) und der Technischen Universität Dresden, Institut für Biomedizinische Technik (01062 Dresden, Tel. 0351/46335-040) unter der Leitung von Prof. Dr. R. Poll (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. R. Poll).