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Robotik Kleine Helfer auf großer Reise – drahtloses Tracking im Körperinneren

Von Natalie Ziebolz 2 min Lesedauer

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Egal, ob durch den Muskel, den Glaskörper des Auges oder das Blutgefäßsystem – mittlerweile können magnetisch angetriebene Nanoroboter bereits durch den menschlichen Körper navigieren. Probleme machte bisher jedoch deren Lokalisierung. Dank einer Entwicklung des Deutschen Krebsforschungszentrums können sie nun jedoch drahtlos und in Echtzeit verfolgt werden – ein Meilenstein für die medizinische Forschung und Praxis.

Rechts: Miniaturroboter mit eingebautem SMOL-Tracker, der eingebaute Magnet ist lediglich 1 mm groß; links: der Bewegungspfad eines SMOL-gesteuerten Miniaturroboters.(Bild: Quelle: Qiu / DKFZ)
Rechts: Miniaturroboter mit eingebautem SMOL-Tracker, der eingebaute Magnet ist lediglich 1 mm groß; links: der Bewegungspfad eines SMOL-gesteuerten Miniaturroboters.
(Bild: Quelle: Qiu / DKFZ)

Roboter, die selbstständig durch den Körper navigieren: Klingt wie Science Fiction, ist jedoch Realität.Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) haben nun eine neue Methode entwickelt, die es ermöglicht, die winzigen Roboter im menschlichen Körper kabellos und in Echtzeit zu verfolgen. Das war bisher eine große Herausforderung. Herkömmliche bildgebende Verfahren wie Magnetresonanztomographie (MRT) oder Computertomographie (CT) waren entweder mit zu geringer zeitlicher Auflösung oder mit Strahlenbelastung verbunden.

Das nun von den DKFZ-Wissenschaftlern entwickelte drahtlose Sensorverfahren auf Basis eines oszillierenden Magneten kommt ohne diese aus. Die Hauptrolle bei dem sogenannten „Small-Scale Magneto-Oscillatory Localization (SMOL)“-Verfahren spielt also ein mechanisch schwingender Magnet, der in einem millimetergroßen Gehäuse untergebracht ist. Ein äußeres Magnetfeld regt diesen zur Schwingung an, und das abklingende Signal wird von Magnetsensoren erfasst. Diese Methode ermöglicht eine äußerst präzise Lokalisierung des Geräts in Echtzeit, selbst in großen Entfernungen (10 Zentimeter) und mit einer Genauigkeit von weniger als einem Millimeter. Darüber hinaus kann SMOL Bewegungen in allen sechs Freiheitsgraden erfassen, was bedeutet, dass es sowohl Raum- als auch Winkelkoordinaten verfolgen kann.

„Es gibt viele Anwendungsmöglichkeiten für die SMOL-Methode“, sagt Felix Fischer, Erstautor der Publikation. „Wir haben das System bereits in Miniaturroboter und Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie integriert. Denkbar wäre eine Kombination mit Kapselendoskopen oder die Markierung von Tumoren für eine sehr präzise Therapie. Auch für vollautomatisierte Operationsroboter oder Augmented-Reality-Anwendungen könnte unsere Methode einen entscheidenden Vorteil bringen.“

Laut Tian Qiu, Seniorautor der Publikation, sind aufgrund der vergleichsweise einfachen technischen Ausstattung jedoch noch weitere Einsatzgebiete denkbar: „Aufgrund seiner Abmessungen im Millimeterbereich lässt sich der Oszillator in viele bestehende medizinische Instrumente integrieren, und der Tracker kann noch weiter miniaturisiert werden. Unsere Technik hat dank ihrer präzisen räumlichen und zeitlichen Auflösung das Potenzial, viele interventionelle Verfahren in Zukunft deutlich voranzubringen“, erklärt er.

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