DrillMon – der chirurgische Bohrer mit Nervenüberwachung

Hochgradig schwerhörige Menschen benötigen oft ein Cochlea-Implantat. Der erforderliche Eingriff ist jedoch heikel und kann bei Verletzungen des Gesichtsnervs zu Gesichtslähmungen führen. Die Lösung: ein chirurgischer Bohrer mit integrierten Stimulationselektroden, der eine kontinuierliche Nervenüberwachung ermöglicht.

Steckbrief

  • Departement Technik und Informatik
  • Forschungsschwerpunkt Human Centered Engineering
  • Forschungsfeld Medizintechnik
  • Förderorganisation Innosuisse (ehem. KIT)
  • Laufzeit (geplant) 01.01.1999 - 31.12.2000
  • Projektverantwortung Prof. Dr. Volker M. Koch
  • Projektleitung Prof. Dr. Volker M. Koch
  • Projektmitarbeitende Prof. Dr. Volker M. Koch
    Prof. Dr. Jörn Justiz
    Adrian Sallaz
    Roman Amrein
  • Mitwirkende Projektpartner Wirtschaft Bien-Air Surgery, Le Noirmont
    Inomed Medizintechnik, Emmendingen, Deutschland
  • Mitwirkende Projektpartner Forschungsinstitutionen inkl. BFH Institut für Human-Centered Engineering
  • Schlüsselwörter Chirurgie, Bohren, Cochlea-Implantate, Nervendetektion

Ausgangslage

Rund um den Planeten tragen 300'000 hochgradig Schwerhörige ein Cochlea-Implantat, in der Schweiz sind es derzeit 2‘600. Doch die Implantation erfordert ein Bohren nahe heikler Strukturen. Heute bereitet der Chirurgin und dem Chirurgen vor allem der für die Muskulatur von Gesicht und Stirn, für Mimik und Gestik sowie die Bewegung der Augenlider verantwortliche Gesichtsnerv Probleme. Dieser führt durch das Mittelohr und liegt auf dem Weg dahin, wo das Implantat eingesetzt werden muss. Wird der Nerv verletzt, kann die Gesichtsmuskulatur auf der Implantat-Seite vorübergehend oder auch dauerhaft erschlaffen.

Häufig werden chirurgische Bohrer und Stimulationssonden zur Nervenstimulierung abwechselnd eingesetzt. Die Entfernung zwischen Bohrer und Nerv wird deshalb nicht kontinuierlich bestimmt und der Prozess der wechselnden Instrumente ist zeitaufwändig und unterbricht den Chirurgen im Arbeitsprozess.

Ziele

Ziel des Projekts war eine kontinuierliche Nervenüberwachung während der Bohrung nahe heikler Strukturen zu ermöglichen. Das heisst, chirurgischer Bohrer und Stimulationselektroden werden zu einem Produkt vereint.

Vorgehen

Das Projekt nahm seinen Anfang mit einer erfolgreichen Masterarbeit des Studiengangs Master of Science in Biomedical Engineering. 

Diese führte zudem zu einem Patent und zum Grundstein für ein KTI-Projekt. Als Industriepartner beteiligten sich die Firma Bien-Air Surgery SA in Le Noirmont, welche erwähnte Bohrsysteme entwickelt, und die in Deutschland domizilierte inomed Medizintechnik GmbH, die Stimulationselektroden und Monitoring-Systeme konzipiert. Damit entstand ein Schulterschluss idealer, weil komplementärer Wissensträger in einem Joint-Venture für die Entwicklung sowie spätere Herstellung und den Verkauf eines kombinierten Bohr- und Nervenüberwachungs-Systems.

Lösung

Um den Bohrer als Stimulationselektrode zu verwenden, musste das elektrische Stimulationssignal auf den mit bis zu 80‘000 Umdrehungen pro Sekunde rotierenden Bohrer übertragen werden. Eine Kooperation der BFH mit Industriepartnern führte zu einer genialen Lösung für diese komplexe Vorgehen.

Das Bohrsystem sollte äusserlich den bisher genutzten Systemen möglichst gleichen und sich für eine einfache wie effiziente Reinigung und Sterilisation eignen. Für das Herzstück, die Integration der Gesichtsnerv-Überwachung, kooperierten die Ingenieure mit einem Industriepartner, spezialisiert auf intraoperatives neurophysiologisches Neuromonitoring. Hier galt es, die Spezifikationen genau zu definieren in Bezug auf die Stimulations-Parameter, die Benutzerbedürfnisse, die elektrische Sicherheit sowie die medizinischen und regulatorischen Aspekte.