Medizin-Roboter erkundet Blutgefäße

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Die Fotografie spielt in vielen Bereichen des täglichen Lebens eine große und wichtige Rolle - oftmals ist man sich dessen auf den ersten Blick gar nicht bewusst. So ist die Fotografie aus medizinischen Bereichen nicht mehr wegzudenken. Olympus stellte im vergangenen Jahr mit zirka 2,2 cm3 die kleinste Kamera der Welt zum Schlucken vor, die auf eine Reise durch den menschlichen Verdauungstrakt geschickt werden kann. Und jetzt war zu lesen, dass Bioingenieure an einem U-Boot arbeiten, das, ausgestattet mit einer Kamera und Sensoren, durch die Blutbahn sausen soll. Winzig klein muss es sein, um auch in die entlegensten Zweige des Herz-Kreislauf-Systems vordringen zu können. Für diese Idee der intelligenten Medizinroboter begeistern sich die Bioingenieure weltweit schon seit Jahren. Sie hoffen, so, die bildgebenden Verfahren der Medizin einen großen Schritt weiterzubringen.

Vorbild ist ein Science-Fiction-Klassiker
Der australische Wissenschafter James Friend beschreibt im Fachblatt „Journal of Micromechanics and Microengineering“ den Prototyp eines Motors für den Körperroboter nach dem Vorbild des geschrumpften U-Bootes im Science-Fiction-Klassiker „Die fantastische Reise“ aus dem Jahr 1966. Das „microbot“ getaufte Gefährt soll auch Bilder aus dem Körperinneren nach außen funken oder eben beschädigtes Gewebe vor Ort reparieren. Nach Ende des Einsatzes soll der Roboter schließlich zur Eintrittsstelle zurückkehren und mittels Spritze wieder aus dem Körper des Patienten geholt werden. Der Roboter ist nur einen viertel Millimeter groß.

Was aber muss der Roboter leisten können? Zunächst dient er der Diagnose. Er wird von außen ferngesteuert und über die Blutgefäße beispielsweise zu den Herzkranzgefäßen geschickt. Hier kann er untersuchen, was bisher nur mit einer Katheter-Untersuchung oder teuren Computertomografie-Bildern möglich war: Ob eine Region des Herzmuskels schlecht durchblutet ist, und ob verstopfte oder geschädigte Blutgefäße die Ursache für die Durchblutungsstörung sind. Microbot funkt die Bilder aus dem Inneren der Gefäße nach außen und der Arzt entscheidet dann, was zu tun ist. Bei einfachen Blutgerinnseln könnte, sagt Friend, der Roboter dieses selbst auflösen: Mechanisch oder mithilfe von auflösenden Wirkstoffen, die an Ort und Stelle freigesetzt werden.
„Wir suchen nach etwas, das in menschliche Arterien gebracht werden kann und insbesondere an Orte, wo bisherige Technologien nicht eingesetzt werden können“.

Vor allem der Antrieb bereitet den Mikroingenieuren noch Kopfzerbrechen. Denn nur eine winzige Schiffsschraube zu basteln, reicht hier nicht aus. Zu sensibel sind die Innenwände der Blutgefäße, zu schwierig sind auch die Strömungsverhältnisse im Blutkreislauf eines Lebewesens - und zu gefährlich ist es, wenn ein Mikroroboter in der Blutbahn Verwirbelungen auslöst. Der Motor, den Friend und sein Team vorstellen, funktioniert nach dem Prinzip der Piezoelektrizität, die auch in Quarzuhren angewandt wird. Keramik und Kristalle produzieren hierbei aus mechanischem Druck Strom. Der wiederum setzt einen schraubenförmigen Geißel-Propeller in Bewegung. Prototypen für den Motor gibt es bereits. Jetzt wollen die Forscher das dazugehörige Gefährt und die Kontrollen für den Mikroroboter bauen.
 

Fotografische Anwendungen 05 / 2009

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