Objektive Evaluation von laparoskopischen Greifinstrumenten durch Bestimmung applizierter Kräfte bei der Gewebe-Instrumenten-Interaktion

Hintergrund:

Die auftretenden Kräfte durch Gewebe-Instrumenten-Interaktion in der Laparoksopie sind bisher nur unzureichend erforscht. Die Möglichkeit, diese Kräfte zu messen, würde eine objektive Evalution bestehender Instrumente ermöglichen, sowie Daten für die Entwicklung neuer Instrumente bereitstellen.

Methodik:

Es wurde ein auf einem kardanischen Gelenk basierender Kraftmessstand für laparoskopische Rohrschaftinstrumente konstruiert. Integrierte Wägezellen dienen der Kraftmessung, während Potentiometer die absolute Position erfassen. Die Datenerfassung erfolgt durch einen programmierbaren Mikrokontroller. In der Anwendungsdemonstration am Organmodell wurden die applizierten Kräfte bis zum Kontaktverlust von Instrument und Gewebe bei Zugmanövern am Hartmann-Pouch im Rahmen einer Cholecystektomie erfasst. Insgesamt wurden an 6 Organmodellen jeweils 6 verschieden konfigurierte Fasszangen evaluiert.

Ergebnisse:

Die erreichten Maximalkräfte korrelieren mit dem Branchendesign der Instrumente. Je atraumatischer das Branchendesign gestaltet ist, desto geringer sind die maximal applizierbaren Kräfte. Die größten Kräfte mit 23.304 mN ± 8.185 konnten mit dem traumatischen Design gemessen werden, eine häufig zur Präparation eingesetzte feine Fasszange mit atraumatischem Design erzielte hingegen 11.452 mN ± 3.176.

Schlussfolgerung:

Die Anwendung eines neu konstruierten Kraft- und Positionsmessstand konnte erfolgreich am Organmodell demonstriert werden. Die applizierten Kräfte bei der Gewebe-Instrumenten-Interaktion konnten in einem realitätsnahen, chirurgischen Szenario erstmals objektiv erfasst werden. Das Instrumentendesign hat erheblichen Einfluss auf die die Höhe der maximal applizierbaren Kraft. Die Kraftmessung kann zur objektiven Evaluation von Instrumentarium hinsichtlich seiner Eignung für den jeweiligen chirurgischen Eingriff genutzt werden. In der Roboterchirurgie können die ermittelten Daten aus der klassisch-laparoskopischen Chirurgie als Referenzwerte dienen, beispielsweise für die Definiton von Grenzwerten der Maximalkräfte des Roboters.