Schneller zum Ziel - neuer Mikroroboter-Katheter soll die Behandlung von Schlaganfällen verbessern

Schlaganfälle sind weltweit die zweithäufigste Ursache für Tod und bleibende Behinderungen. Je schneller das Blutgerinnsel, das die Durchblutung des Gehirns blockiert, entfernt werden kann, desto grösser sind die Chancen der Patienten, keine bleibenden Schäden davonzutragen. Die grösste Herausforderung bei diesem minimal-invasiven Verfahren ist die komplexe Struktur der Blutgefässe. Um die Navigation des Katheters bei endovaskulären Eingriffen zu optimieren, arbeitet eine Forschungsgruppe von Brad Nelson, Professor am Multi-Scale Robotics Lab (MSRL) der ETH Zürich, an Mikroroboter-Kathetern, die durch ein Magnetfeld gesteuert werden.

Magnetische, weiche Katheterspitze

Bei der am MSRL entwickelten Technologie liegt der Patient neben einem Navigationssystem, das ein gerichtetes Magnetfeld erzeugt. Der flexible Mikroroboter-Katheter hat einen Durchmesser von weniger als einem Millimeter und eine magnetische, weiche Gelenkspitze. Über eine Steuerungssoftware lässt sich die magnetische Katheterspitze in alle Richtungen lenken und ist damit besser kontrollierbar als ein manuell geführter Draht. Seit 2012 wird das System vom Spin-off Nanoflex weiterentwickelt und vermarktet.

Schraubenförmige Oberflächenstruktur

In einer aktuellen Publikation von R. Dreyfus et al. in der Fachzeitschrift Science Robotics wird nun beschrieben, wie ein magnetisch geführter Mikroroboter noch effizienter durch Blutgefässe gesteuert werden kann: Eine helikale Struktur auf der Oberfläche des Roboters greift in die Gefässwand ein und wandelt Rotation in Vorwärtsbewegung um. Damit wird es für den behandelnden Chirurgen deutlich einfacher, den Katheter auch durch feine und verzweigte Gefässe zu schieben. Das Forscherteam hat mit Ingenieuren und Neuroradiologinnen zusammengearbeitet, um die Machbarkeit des Ansatzes zu demonstrieren. Der Mikroroboter konnte erfolgreich durch die Blutgefässe eines lebenden Schweins navigiert werden - von einer Arterie am Herzen vorbei bis zu den millimetergrossen Arterien des Gehirns.