Robot-based Navigation for Milling at the Lateral Skull Base (RONAF)

Zusammenfassung

Das Ziel des RONAF-Projekts ist die Entwicklung und Untersuchung eines Systems zur Navigation an der lateralen Schädelbasis, welches einen Roboter bei operativen Eingriffen interaktiv überwachen kann. Dabei kommen modulare, mehrstufige Navigations- und Regelungsverfahren zum Einsatz. Zur globalen Navigation wird der Eingriff präoperativ anhand eines dreidimensionalen Bilddatensatzes (CT, MRT) geplant und der Roboter inkl. Instrument relativ zu diesem Datensatz bewegt. Zur lokalen Navigation und Regelung erfolgt eine intraoperative Rückkopplung der Sensorik (Kraft/Drehmoment, Temperatur, Ultraschallscans, elektrophysiologische Ableitungen, Navigationssystem) an den Roboter. Durch deren automatisierte Auswertung ist eine Detektion der zu schonenden Strukturen gewährleistet.

Anwendungen

Als Anwendungsbeispiele für den Einsatz des Systems im Bereich der lateralen Schädelbasis werden das Fräsen eines Implantatlagers (z.B. für Cochlea-Implantate oder implantierbare Hörgeräte) und das Ausfräsen des Warzenfortsatzes (Mastoidektomie) betrachtet. Diese Eingriffe erfordern vom Operateur extreme Präzision (z.T. im Submillimeterbereich) und hohen Kraftaufwand, um größere Knochenmengen mit dem Fräser abzutragen. Die Realisierung des geplanten Systems wäre deshalb ein großer Fortschritt zur Verbesserung der Prozessqualität des operativen Eingriffs. Zudem sind weiter steigende Fallzahlen bei boomartig steigender Nachfrage nach implantierbaren Hörgeräten und Cochlea-Implantaten zu erwarten.

Kontakt

• Lehrstuhl für Angewandte Informatik III
  (Robotik und Eingebettete Systeme)
  Universität Bayreuth
  • Prof. Dr. Dominik HENRICH
• Hals-Nasen-Ohrenklinik,
  Universitätsklinikum Heidelberg
  • AG Robotik und Ultraschall
  • Hauptseite

Bilder

Pictures for press usage

Videos

• 
  Michel, Waringo;
  Konzentrische Bahnen
  2003, April
• 
  Michel, Waringo;
  Mäanderbahnen (Zickzackbahnen)
  2003, April
• 
  Michel, Waringo;
  Potentialfeldbasierte Bahnen
  2003, April
• 
  Michel, Waringo;
  Einpflanzen eines Hörgerätimplantats in den menschlichen Schädel
  2003, April
• 
  Michel, Waringo;
  Temperature development during milling
  2003, January
• 
  Michel, Waringo;
  Temperature development during milling
  2003, January
• 
  Bayreuth, AI3;
  TV broadcast (SWR)
  2002, November

Presseberichte

• Erster Roboter zum sensorüberwachten Fräsen am Schädelknochen
  (07. Februar 2002)

Gesucht

Student Jobs / Open Positions

Publications

• Michel Waringo; Dominik Henrich; (2008)
  Smoothing of Piecewise Linear Paths
  (International Journal of Advanced Robotic Systems, Ars Journal, ISSN 1729-8806)
• Philipp Stolka; Philipp A. Federspil; Dominik Henrich; Steffen H. Tretbar; (2008)
  First 3D Ultrasound Scanning, Planning, and Execution of CT-free Milling Interventions with a Surgical Robot
  (EMBC 2008 - 30th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (Vancouver, British Columbia, Canada))
• Michel Waringo; Dominik Henrich; (2008)
  Smoothing of Piecewise Linear Paths
  (I-Tech Education and Publishing, Vienna, 2008)
  ISBN 978-953-7619-01-5, http://www.books.i-techonline.com/mrmp.html
• Philipp Stolka; Dominik Henrich; (2007)
  Using Maps from Local Sensors for Volume-Removing Tools
  (2007 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, San Diego/USA)
• Philipp Stolka; Philipp A. Federspil; Dominik Henrich; Steffen H. Tretbar; Michel Waringo; (2007)
  Robot-Based 3D Ultrasound Scanning and Registration with Infrared Navigation Support
  (ICRA 2007, IEEE International Conference on Robotics and Automation, Rome/Italy, 10.-14.04.2007)
• Philipp Stolka; Philipp A. Federspil; Dominik Henrich; Steffen H. Tretbar; Michel Waringo; (2006)
  Robot-Assisted 3D Ultrasound Scanning with IR Navigation Support
  (CURAC 2006, Hannover, 12.-14.10.2006)
• Philipp Stolka; Dominik Henrich; (2006)
  Improving Navigation Precision of Milling Operations in Surgical Robotics
  (IROS 2006 - IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Beijing, China, October 9-15, 2006)
• Michel Waringo; Dominik Henrich; (2006)
  Efficient smoothing of piecewise linear paths with minimal deviation
  (IROS 2006, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Beijing/China, 9.-15. 10. 2006, pp. 3867-3872)
• Philipp Stolka; Dominik Henrich; (2005)
  Building Local Maps in Surgical Robotics
  (IROS 2005, Edmonton, Alberta/Canada)
• Michel Waringo; Dominik Henrich; (2004)
  3-dimensionale schichtweise Bahnplanung für Any-Time-Fräsanwendungen
  (Robotik 2004, München, 17.-18. 6. 2004, VDI-Berichte 1841, pp. 781-788)
• Dominik Henrich; Philipp Stolka; (2004)
  Principles of Navigation in Surgical Robotics
  (MRNV 2004 - Medical Robotics, Navigation and Visualisation, Remagen/Germany, March 11-12, 2004)
• Philipp A. Federspil; C. de Mola; Urban W. Geisthoff; Dominik Henrich; Peter K. Plinkert; Philipp Stolka; (2003)
  Force Feedback Control of Robot's Speed Prevents Heat Trauma in Robotic Milling at the Lateral Skull Base
  presented at CURAC 2003, Nürnberg, Germany
• Michel Waringo; Dominik Henrich; Philipp Stolka; (2003)
  3-Dimensional Layered Path Planning for Anytime Milling Applications
  (CURAC 2003, Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie e.V., Nürnberg, 4.-7. 11. 2003)
• Michel Waringo; Dominik Henrich; Philipp Stolka; (2003)
  3-Dimensionale Schichtweise Bahnplanung für Anytime-Fräsanwendungen
  presented at CURAC 2003, Nürnberg, Germany
• Michel Waringo; Dominik Henrich; Philipp Stolka; (2003)
  First System for Interactive Position Planning of Implant Components
  (CURAC 2003, Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie e.V., Nürnberg, 4.-7. 11. 2003)
• Philipp Stolka; Dominik Henrich; (2003)
  A Hybrid Force Following Controller For Multi-Scale Motions
  (SYROCO 2003 - 7th International Symposium on Robot Control, Sept 1-3, 2003 - Wroc)
• Philipp A. Federspil; Urban W. Geisthoff; Dominik Henrich; Peter K. Plinkert; (2003)
  Development of the First Force-Controlled Robot for Otoneurosurgery
  (Laryngoscope 113: March 2003)
• Dominik Henrich; (2002)
  Robotergestütztes Fräsen an der lateralen Schädelbasis: Kraft-basierte lokale Navigation bei der Implantatbettanlage
  (VDI-Bericht 1679 - Tagungshandbuch zur Robotik 2002, Ludwigsburg, 19. und 20. Juni 2002)
• Philipp A. Federspil; Dominik Henrich; Beate Plinkert; Peter K. Plinkert; (2002)
  Computer- und Roboter-Assistierte Chirurgie zum Kraft-Rückgekoppelten Fräsen eines knöchernen Implantatlagers an der Lateralen Schädelbasis
  (Erkrankungen der Schädelbasis)
• Peter K. Plinkert; Philipp A. Federspil; Dominik Henrich; Beate Plinkert; (2001)
  Kraft-basierte lokale Navigation zur robotergestützten Implantatbettanlage im Bereich der lateralen Schädelbasis
  (Journal HNO 2002, vol. 50, pp. 233-239)