Kleinster steuerbarer Katheter

Es ist ein g?ngiges Prozedere bei Patienten mit Herzrhythmusst?rungen: Ein Chirurg ver?det im Herzen jene Regionen, welche unerw¨¹nschte elektrische Impulse verursachen. Die entsprechende Operation ist minimalinvasiv. Der Arzt f¨¹hrt ¨¹ber eine K?rpervene einen Katheter bis ins Herz und erzeugt damit lokal W?rme, so dass die entsprechenden Stellen ver?den. Um die Katheterspitze pr?zise durch die Blutgef?sse und das Herz navigieren zu k?nnen, kann der Chirurg manuell ¨¹ber einen im Innern des Katheters verlaufenden Zugdraht dessen Spitze biegen. Allerdings nur in zwei Richtungen: nach links und nach rechts.

Forschende der Gruppe von Brad Nelson, Professor f¨¹r Robotik und Intelligente Systeme an der ETH Z¨¹rich, entwickelten nun gemeinsam mit Kollegen der EPFL einen Katheter mit einem magnetischen Kopf, der nicht manuell, sondern von einem Computer aus ¨¹ber ein externes Magnetfeld gesteuert werden kann. Dies erm?glicht das exakte Biegen des vorderen Teils des Katheters in alle Richtungen. ?Dadurch kann der Katheter pr?ziser und durch komplexere Gef?sse gesteuert werden als mit einem herk?mmlichen Katheter?, erkl?rt Christophe Chautems, Doktorand in Nelsons Gruppe. Weil der magnetische Katheter keinen Zugdraht ben?tigt, kann er auch deutlich d¨¹nner gebaut werden. Die Wissenschaftler habe den kleinsten steuerbaren Katheter hergestellt.

Ver?nderbare Steifigkeit

Beim neuen Katheter ist es ausserdem m?glich, die Steifigkeit des vorderen Teils zu ver?ndern. Die Wissenschaftler platzierten dazu in diesem Teil drei Segmente einer Legierung, die bei niedrigen Temperaturen weich wird. Mit ¨¹ber feinste Kupferdr?hte im Innern des Katheters zugef¨¹hrtem Strom k?nnen diese Segmente erw?rmt und so biegsam gemacht werden.

Ist der vordere Teil des Katheters verh?ltnism?ssig steif, f¨¹hrt das Anlegen eines ?usseren Magnetfelds zu einer schwachen Biegung. Ein weicher Katheter hingegen l?sst Biegungen mit sehr engen Kurvenradien zu. Dadurch k?nnen Chirurgen wesentlich pr?ziser durch die Gef?sse navigieren. Das Risiko, Gef?sse unbeabsichtigt von innen zu verletzen, ist geringer.

Besserer Strahlenschutz

Ein weiterer Vorteil der magnetischen Katheternavigation: Der Chirurg befindet sich nicht wie bei der manuellen Navigation unmittelbar neben dem Patienten, sondern an einem Computer in einem Kontrollraum nebenan. Der Arzt kann so besser vor der Strahlung des R?ntgenger?ts gesch¨¹tzt werden, dank dessen Bildgebung er sich im K?rperinnern des Patienten zurechtfindet. Es w?re auch m?glich, dass ein Operateur aus der Distanz den Eingriff durchf¨¹hrt. Schliesslich gibt es sogar Bestrebungen, solche Eingriffe mittelfristig ganz zu automatisieren.

F¨¹r ihren Machbarkeitsnachweis fokussierten sich die ETH-Forschenden auf die Anwendung der Behandlung von Herzrhythmusst?rungen. Sie liessen das System patentieren und suchen nun nach Industriepartnern, um den Katheter zur Marktreife weiterzuentwickeln. Parallel dazu arbeiten sie an weiteren Anwendungen des Katheters f¨¹r Operationen im Auge und im Magen.