Wie ein robotergestütztes Neurochirurgiesystem die Präzision und Sicherheit im Operationssaal erhöht

Für Gehirnchirurgen kann eine ruhige Hand den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen. Nehmen wir die tiefe Hirnstimulation (DBS), ein heikles Verfahren, das häufig zur Behandlung der Parkinson-Krankheit eingesetzt wird. Das Verfahren erfordert eine präzise Platzierung von Elektroden im Gehirn. Werden sie richtig platziert, kann das Zittern jahrelang gelindert werden. Ein Fehler von ein paar Millimetern kann jedoch zu einer dauerhaften Behinderung oder Schlimmerem führen.

Das ist eine der Herausforderungen, die Wissenschaftler der Universität Zagreb in Kroatien 2012 angehen wollten, als sie ein Robotersystem konzipierten, das speziell für die Unterstützung von hirnchirurgischen Eingriffen entwickelt wurde. Die Robotic NeuroNAvigation (RONNA) sollte helfen, einige der komplexesten Operationen mit einem hohen Maß an Sicherheit und Genauigkeit durchzuführen.

Das System besteht aus einem Roboterarm, der auf einer mobilen Plattform montiert ist, und einer Computerstation, die die chirurgische Arbeit planen und steuern kann.

„Wir haben uns ein System vorgestellt, mit dem Biopsien, SEEG (Stereoencephlographie) und DBS durchgeführt werden können“, sagt Igor Klarić, Direktor für Forschung und Entwicklung bei Ronna Medical.

2016 unterstützte das System zum ersten Mal erfolgreich einen Chirurgen bei der Durchführung einer Hirnbiopsie. In den darauffolgenden Jahren assistierte es bei 50 erfolgreichen Operationen in einer klinischen Umgebung. „Die bisherigen Ergebnisse sind äußerst positiv“, sagt Klarić.

Die Reaktion der Neurochirurgen auf RONNA war ebenso enthusiastisch. Heute kann das System die Flugbahn und Positionierung von Elektroden oder Biopsienadeln im Gehirn planen. Mit Hilfe eines dreidimensionalen Koordinatensystems kann es bestimmte Punkte im Gehirn mit hoher Genauigkeit lokalisieren und erreichen. Am wichtigsten ist, dass es sehr sicher und hochpräzise ist, wodurch Ausfälle und fatale menschliche Fehler reduziert werden.  

Ronna schließt die Universität ab und beginnt mit der kommerziellen Produktion

Vor zwei Jahren begann das Team in Zagreb mit der Kommerzialisierung des Systems und gründete ein neues Unternehmen, Ronna Medical. Dieser Schritt brachte jedoch Herausforderungen mit sich, die über Design und Technik hinausgingen.

„Die ersten sechs bis acht Monate waren sehr herausfordernd, weil es eine erhebliche Umstellung war, von einer wissenschaftlichen Einrichtung zu einer industriellen Umgebung zu wechseln“, sagt Klarić. Trotz der Erfolge des Systems in einem kontrollierten universitären Umfeld ist die Herstellung von Medizinprodukten für den freien Markt keine leichte Aufgabe. Das neu gegründete Unternehmen musste Finanzmittel auftreiben, sich an strengere Fristen anpassen und die strengeren behördlichen Auflagen erfüllen.

Darüber hinaus benötigte es gute Tools zur Unterstützung seiner Design- und Entwicklungsarbeit. Das multidisziplinäre Team brauchte eine Software, mit der es die 1.000 Teile des Systems, darunter Software und Hunderte von elektronischen Komponenten wie Kabel und PC-Platinen, in ein Designpaket integrieren konnte.

Um diese Ziele zu erreichen, entschied sich Klarić für Creo und Windchill von PTC. Klarić hatte während seiner gesamten beruflichen Laufbahn mit Creo gearbeitet und war der Meinung, dass dies die beste Option für das Startup sein würde.

Creo bietet fortschrittliche 3D-Modellierung zusammen mit Tools für Verkabelung, Simulation und Fertigung und steigert so die Produktivität und Innovation.

„Ich kannte alle Vorteile der Verwendung von Creo zur Erstellung von Modellen, wie das Hinzufügen von Attributen und dergleichen“, sagt er. „All diese Standardverfahren waren mir und anderen im Team sehr vertraut. PTC war eine logische Wahl.“

Windchill, die Product Lifecycle Management (PLM)-Lösung von PTC, verfügt über Funktionen, die sicherstellen, dass das Ronna-Team den gesamten Lebenszyklus eines Produkts verwalten kann, von der Konzeption über die Konstruktion bis hin zu Fertigung und Service. Windchill zentralisiert und strafft die Datenverwaltung, verbessert die Zusammenarbeit zwischen Teams aus verschiedenen Fachbereichen und gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Darüber hinaus bietet Windchill Tools für das Dokumentenmanagement, Change Management und die Qualitätskontrolle, so dass Unternehmen wie Ronna ihre Effizienz steigern, die Markteinführungszeit verkürzen und die Produktqualität aufrechterhalten können.

Klarić hatte ähnliche Produkte gesehen, die ähnliche Merkmale wie das Ronna-System aufwiesen und auf PTC-Software basierten. Eine Demo mit einem Schneemobilhersteller trug dazu bei, Klarić von der Kombination Creo/Windchill zu überzeugen.

„Wir sahen Muster von Bombardier, einem Unternehmen, das ebenfalls PTC-Lösungen einsetzt“, sagt er. „Die Komplexität ihrer Fahrzeuge war der unseren sehr ähnlich, und wir dachten, das würde für unser Projekt funktionieren.“

Weniger Risiko, schnellerer Erfolg mit dem Creators Program

Professionelle Tools für die Produktentwicklung sind zwar für jedes Fertigungsunternehmen eine gute Wahl, aber für Startups kann es schwierig sein, sie zu priorisieren. Aus diesem Grund hat PTC das Creators Program entwickelt. Es bietet Software, Schulungen, Support und eine Benutzer-Community zu einem deutlich reduzierten Preis für drei Jahre und ist damit auch für Start-ups wie Ronna Medical zugänglich.

Mit dem Creators Program kann sich Ronna Medical die erstklassige Produktentwicklungssoftware leisten, die das Unternehmen benötigt, um die Neurochirurgie zu revolutionieren. Außerdem stehen dem Unternehmen Ressourcen zur Verfügung, die sicherstellen, dass das Unternehmen schnell auf Touren kommt und erfolgreich ist. „Wir nutzen die Software bereits jeden Tag und planen, neue Mitarbeiter zu Schulungen mit PTC Croatia zu schicken“, sagt Klarić.

Mit Hilfe von PTC und dem Creators Program hat Ronna Medical alles, was es braucht, um die Neurochirurgie zu erweitern und umzugestalten und sicherzustellen, dass Präzision und Sicherheit weiterhin im Vordergrund stehen. Das bedeutet eine bessere Zukunft, nicht nur für das Unternehmen, sondern für Neurochirurgen und Patienten überall.