Neues Design macht das laparoskopische Instrument manövrierfähiger

Längere Arbeitszeiten, eine sitzende Lebensweise und Stress können zu einem Ungleichgewicht zwischen Arbeit und Privatleben führen, was oft zu gesundheitlichen Problemen im Bauch- und Beckenbereich führt. Der Gesundheitszustand kann sich so weit verschlechtern, dass eine Bauchoperation erforderlich wird. Dank der Fortschritte bei medizinischen Instrumenten können Chirurgen glücklicherweise ohne größere Schnitte am Körper operieren. Chirurgen können eine laparoskopische Operation oder eine Schlüssellochoperation durchführen, bei der sie einen oder mehrere kleine schlüssellochgroße Schnitte im Bauchraum vornehmen. Sie führen kleine Schläuche ein, um das Operationsinstrument, eine Kamera, die das Innere des Bauches auf den Bildschirm projiziert, und ein Licht für klare Sicht zu tragen. Je wendiger das laparoskopische Instrument ist, desto einfacher ist die Bedienung und desto kürzer ist der Zeitaufwand.

Ein Forscherteam des Indian Institute of Technology Bombay (IIT Bombay) hat ein neues kostengünstiges tragbares Laparoskopieinstrument entwickelt, analysiert und experimentell evaluiert, das im Vergleich zu anderen laparoskopischen Instrumenten, die üblicherweise von Chirurgen in Indien verwendet werden, eine bessere Manövrierfähigkeit bietet. Die in Indien üblicherweise verwendeten laparoskopischen Instrumente unterstützen die Bewegung des Instruments nur auf vier Arten. Einige Roboterinstrumente können mehr Bewegungsmöglichkeiten bieten. Sie sind teuer und ihre Wartung ist kostspielig, was ihre weitverbreitete Verwendung einschränkt. Das vom IIT Bombay entwickelte Instrument unterstützt die Bewegung der Teile auf sieben Arten und eine vollständige Drehung der Spitze, sodass die sonst unzugänglichen Organe im Bauchraum leicht erreicht werden können. Die Studie wurde in den Annals of Biomedical Engineering (2022) veröffentlicht.

Die Rajiv Gandhi Science and Technology Commission, die Regierung von Maharashtra, Mumbai, und das Ministerium für Wissenschaft und Technologie, Neu-Delhi, unterstützten die Entwicklung dieses Instruments.

Das vom IIT Bombay-Team entwickelte Instrument funktioniert wie die menschliche Hand. Es verfügt über eine handflächen- und fingerähnliche Anordnung zum Greifen. Ein Handgelenk verbindet den Greifteil mit dem Griff, mit dem der Chirurg das Instrument steuert. Der Griff dieses Instruments ermöglicht ein bequemes Halten und Steuern des Bedienwerkzeugs.

Die Bewegungen des herkömmlichen Instruments nutzen für seinen Betrieb eine Draht- und Rollenanordnung, die sich nach mehreren Sterilisationen verschlechtert, da sie nicht aus rostfreiem Material besteht. Im Gegensatz zu starren Verbindungen verliert die Anordnung aus Draht und Riemenscheibe durch mehrmaliges Erhitzen und Abkühlen während der Sterilisation ihre Steifigkeit, Festigkeit und Form. Es kann seine Genauigkeit verlieren und somit die Dauer der Operation verlängern. Die Baugruppe muss dann häufig ausgetauscht werden, was zu höheren Operationskosten führt. Um die Bewegung zu erleichtern, verwendet das IIT Bombay-Instrument starre Verbindungen aus biokompatiblem Edelstahl, der robust und rostfrei ist. Es behält seine Festigkeit trotz häufiger Aufheiz- und Abkühlzyklen.

Die Forscher sammelten Beiträge von 93 Chirurgen in ganz Indien. Die Chirurgen äußerten den Bedarf an einem Instrument, das leicht zu halten und zu kontrollieren ist und über ein chirurgisches Werkzeug mit beweglichen Gelenken verfügt. Die Forscher entwickelten ein auf diesen Anforderungen basierendes Instrument und validierten den Prototyp experimentell am Center of Excellence for Minimal Access Surgery Training in Mumbai. Sie sammelten Feedback von laparoskopischen Chirurgen verschiedener Fachrichtungen. Basierend auf dem detaillierten Feedback der Chirurgen nahmen die Forscher verschiedene Verbesserungen an den Werkzeugtypen, Dimensionsgrenzen und Griffdesign vor und stellten das endgültige Instrument her. Die Forscher validierten auch die Reichweite und Bewegungen dieses Instruments mithilfe von Softwaremodellen.

Das Team testete das Instrument in mehreren Sterilisationszyklen und verglich es mit einem anderen häufig verwendeten Instrument. Sie stellten fest, dass ihr neues Instrument Sterilisationen gut übersteht. Es gibt keinen Funktionsverlust hinsichtlich der Greifkraft und der Bewegungen des Werkzeugs im Vergleich zum anderen Instrument, dessen Bewegungen beeinträchtigt wurden. Das Team stellte fest, dass das neue Instrument den typischen Gewichten und Kräften bei chirurgischen Eingriffen standhält und durch den kleinen Einschnitt am Bauch des Patienten manövrieren kann. Da es wiederverwendbar ist, ist das IIT Bombay-Instrument im Vergleich zu den derzeit im Handel erhältlichen Instrumenten kostengünstig. Chirurgen stellten fest, dass das neue Instrument ihre Bedürfnisse beim Erreichen komplizierter Stellen im Bauch des Patienten erfüllen kann und im Vergleich zu herkömmlichen Instrumenten einfacher zum Anbringen von Nähten zu verwenden ist. Das endgültige Design ist patentiert und an Eclipse Instrumentation Pvt. lizenziert. Ltd., Thane, Mumbai.

Die Forscher planen, das Instrument in realen Eingriffen mit verschiedenen Nadeln und Stichen zu testen, die Chirurgen verwenden. Der breitere Einsatz eines solchen Geräts wird die Zeit und die Kosten von Operationen reduzieren und kann sowohl Patienten als auch Chirurgen zugute kommen. Dieses neu entwickelte laparoskopische Gerät ist ein Beispiel dafür, wie Experten aus Technik und Medizin durch innovative Zusammenarbeit das Leben von Millionen Menschen verbessern können.