Forschungsprojekt: Funkbilder aus Magen und Darm zur Krebs-Früherkennung Industrieroboter führt Kapsel sicher durch den Körper

Autor / Redakteur: Andreas Zeiff, Dietrich Homburg, / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Krebsfrüherkennung im Verdauungstrakt ist ein wichtiger Schritt, um gezielt die im frühen Stadium meist noch harmlosen Veränderungen der Magen-Darm-Wand zu entfernen. Dafür werden heute relativ unflexible Endoskope verwendet. Eine steuerbare Kapsel mit Kamera und Funkübertragung der Bilder in Echtzeit soll diese jetzt ersetzen. Ein flexibler Industrieroboter bietet dabei die wichtigen Freiheitsgrade für alle denkbaren Bewegungsprofile.

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Kamerakapsel in Plastiktüte. Die Tüte simuliert das umgebende Gewebe, die Stromversorgung ist hier kabelgebunden, um auch längere Testreihen zu ermöglichen
Kamerakapsel in Plastiktüte. Die Tüte simuliert das umgebende Gewebe, die Stromversorgung ist hier kabelgebunden, um auch längere Testreihen zu ermöglichen
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Art der Früherkennung durch Endoskope, die oral oder anal in den Körper eingeführt werden, ist suboptimal, was die Belastung des Patienten angeht. Aus Angst vor der Untersuchung nimmt ein Großteil der Bevölkerung dieses kostenlose Angebot nicht wahr und riskiert, dass gutartige Krebsvorstufen unentdeckt bleiben und sich zu bösartigen Tumoren entwickeln. Das EU-Forschungsprojekt Vector setzt daher auf moderne Technik. Eine steuerbare Kapsel mit Kamera und Funkübertragung der Bilder in Echtzeit soll das „starre“ Endoskop ersetzen. Um die magnetische Kapsel sicher vom Arzt an bestimmte Orte zu führen, setzen die Entwickler einen Industrieroboter mit starkem Permanentmagneten ein. So können auch größere Hohlorgane komplett gescannt werden.

Eine relativ kleine Kamerakapsel, die geschluckt wird, gibt es bereits. Das Problem dieser Lösung ist die passive Bewegung der Kapsel und die fest eingestellte Zeit zwischen den Aufnahmen. Je nach Transportbewegung und Aufnahmezyklus können nicht alle Bereiche aufgenommen werden, die von Interesse sind. Im Rahmen des EU-Projektes Vector arbeiten Forscher aus über 18 Ländern an einer Lösung dieses Problems. Unter der Federführung von novineon als Koordinator der einzelnen Forschungsaufgaben entstand so ein völlig neues Konzept: die von außen steuerbare Kamerakapsel mit Bildübertragung in Echtzeit. Um die gezielte Fortbewegung präzise umzusetzen, griffen die Forscher auf bestehende Automatisierungstechnik zurück. Industrieroboter von Mitsubishi Electric erwiesen sich dabei als die richtige Lösung für die gezielte Kapselnavigation.

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Gezielt nachsehen ohne blinde Stellen

Konnten bisherige Kamerakapseln nur Aufnahmen aus dem Bereich des Dünndarms machen, so sollte das neue Verfahren auch die größeren Hohlräume in Magen und Dickdarm komplett erfassen können. In späteren Ausbaustufen ist angedacht, dass die Kapseln neben dem Screening (Suche nach verdächtigen Stellen) auch Diagnose (Bewerten von verdächtigen Stellen z.B. über Gewebeproben) und Therapie (Behandlung der gefundenen Stellen) übernehmen können. Dazu ist es erforderlich, die Position der Kapsel und damit den Kamerablick- und Werkzeugwinkel (z.B. für Gewebeentnahme) gezielt zu verändern. Als Antrieb war zuerst ein „Käfer-Modell“ mit autarkem Beinantrieb im Gespräch. Diese Version scheiterte jedoch am Energiehaushalt. Der kleine Käfer konnte schlicht nicht genug Strom mitführen um lange genug eine Kamera, Funkübertragung und Antrieb betreiben zu können. Die Idee eines Antriebs durch eine magnetische Hülle in Verbindung mit einem starken externen Permanentmagneten kam auf.

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