Winzige Roboter als Helferlein der Medizin
15
März 2011
Kleinstroboter, die im Körper präzise medizinische Eingriffe
vornehmen: Ein vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstütztes
Forscherteam entwickelt Prototypen, hat aber auch schon eine konkrete
Anwendung am Start.
Medizin en miniature: Mit den Instrumenten, die Professor Brad
Nelson von der ETH Zürich mit seiner Gruppe entwickelt, könnte man
im Prinzip sogar eine Fliege operieren. Noch sind die Forschungen im
Grundlagenstadium, doch dereinst sollen autonome Kleinstroboter im
(menschlichen) Körper verschiedene medizinische Aufgaben übernehmen
— eine beliebte Science-Fiction-Idee aus Hollywood würde ganz
alltägliche Wirklichkeit im Spital. Die kleinen Helfer könnten
Substanzen direkt an den benötigten Ort im Gewebe transportieren
oder dereinst sogar minimale, aber hochpräzise und deswegen
effiziente chirurgische Eingriffe vornehmen.
Mit dem nur einen Drittel Millimeter grossen
Roboter im Vordergrund könnte man vielleicht sogar eine Fliege
operieren. Er soll dereinst jedoch im menschlichen Körper
verschiedene medizinische Aufgaben übernehmen: Substanzen
zielgerichtet an den benötigten Ort im Gewebe transportieren oder
sogar minimale und hochpräzise chirurgische Eingriffe vornehmen.
Photo: Institut für Robotik und Intelligente Systeme, ETH Zürich/
SNF
Schwimmbewegungen dank oszillierenden Magnetfeldern
Das Spezialgebiet der Forscher vom Institut für Robotik und
Intelligente Systeme sind verschiedene Fortbewegungsmechanismen, die
alle mit externen Magnetfeldern gekoppelt sind, sowohl bezüglich
Energie wie Steuerung. Im Bild zu sehen ist ein – ungefähr einen
Drittel Millimeter grosser – Roboter, der durch oszillierende
Magnetfelder in eine Art Schwimmbewegung versetzt werden kann. Was
auf den ersten Blick aussieht wie zwei simple Zuckerwürfel auf einer
kleinen Fliegenfalle, ist tatsächlich ein ziemlich ausgeklügeltes
System, eine perfekte Verbindung von Nano- und
Magnetfeldtechnologie.
Da der Roboter nur auf resonante Frequenzen reagiert, können
verschiedene Einheiten am selben Ort wirken. Sie richten sich
verlässlich nach den Feldgradienten aus, die auch für jede Einheit
einzeln moduliert werden können. So kann theoretisch ein ganzer
Trupp von Minichirurgen von ausserhalb zielgenau durch den Körper
dirigiert werden.
Neue Ebene der minimalinvasiven Chirurgie
Interessant ist die Technik vor allem deshalb, weil sie das
Konzept der minimalinvasiven Chirurgie auf eine neue Ebene bringt:
Ein kleiner Schnitt an einer harmlosen Körperstelle würde genügen,
um die Roboter auf die Reise zu schicken. Und weil die von Brad
Nelson und seinen Mitarbeitern entwickelten Roboterprototypen so
klein sind, können sie prinzipiell in fast jeder Region des Körpers
zum Einsatz kommen.
Gezeigt haben das die Forscher am Beispiel des menschlichen
Auges, wo ein Roboter bald als kleiner Medikamentenbote bei
Retinabehandlungen zum Einsatz kommen dürfte – Gespräche mit Firmen
aus dem Feld der Medizinaltechnologie sind bereits im Gange.