Roboterassistierte Umstellungsosteotomie: Computer- und roboterassistierte Umstellungsosteotomie unter Verwendung neuartiger Osteotomieverfahren und kraft-/ momentenbasierter, robotischer Operationsplanung und Operationsausführung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Alle wesentlichen Aspekte des Arbeitsprogramms konnten erfolgreich bearbeitet werden. Es wurden umfangreiche Messungen an menschlichen Ganzkörperspendern durchgeführt, um resultierende Druckverteilungen und weitere Auswirkungen bei unterschiedlichen Lastsituationen zu bestimmen. Es wurden verschiedene Planungsverfahren realisiert, um CT- sowie biomechanikbasiert Planungen von Korrekturoperationen zu ermöglichen. Es wurde der Wasserstrahlschneidprozess hinsichtlich der Anwendbarkeit bei Osteotomien optimiert und ein Strahlfänger konstruiert und gefertigt. Schließlich wurde das Verfahren in einem Schlüsselexperiment an menschlichen Ganzkörperspendern erfolgreich erprobt. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass eine Osteotomie mittels Wasserabrasivstrahl möglich ist und sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Schnittgeometrie ermöglicht. Eine klinische Anwendung ist indes noch in relativ weiter Ferne. Neben Aspekten der Sicherheit, die in diesem Projekt nicht weiter thematisiert wurden, ist die Problematik einer hohen Invasivität das entscheidende Kriterium das für einen Einsatz am Patienten weiter zu optimieren ist. Für möglicherweise nachfolgende Forschungsprojekte bieten sich z.B. folgende Fragestellungen an: 1. Weitere Optimierung des CT-basierten Planungsprozesses inkl. der Integration aller für den Schneidprozess mittels Wasserabrasivstrahl relevanten Randbedingungen und Parameter. 2. Weitere Arbeiten an einer robotischen, biomechanischen Feinplanung inkl. Weichteilbalancing. 3. Weitere Optimierung des Strahlfängers, um eine Positionierung mit geringerer Invasivität zu ermöglichen. 4. Weitere Optimierung der Absaugung inkl. der Fertigung einer Einhausung des Schneidprozesses, um die Verunreinigung des OP-Situs durch magnesiumhaltiges Wasser zu reduzieren. 5. Ausweitung des Indikationsbereiches.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011). Beitrag zur Bearbeitung von biologischem Hartmaterial mittels Wasserabrasivstrahltechnik. Dissertation, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
C. Biskup
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(2012). Berechnung von Korrekturwinkeln für Hohe Tibia Osteotomie anhand von 3d Oberflächendruckverteilungen im Knie. CURAC 2012, 11. Jahrestagung der Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie, Düsseldorf, November 2012
A. Sommerkorn, R. Westphal, U. Wiebking, E. Liodakis, C. Krettek und F. Wahl
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(2013). Robot-assisted displacement osteotomy by the abrasive waterjet - concept and technical realization. WJTA-IMCA Conference and Expo, Houston, September 9-11, 2013 (Best Paper Award)
D. Zaremba, R. Westphal, E. Suero, C. Krettek, F. Wahl, F. Bach, and T. Hassel
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(2013). Roboterassistierte Umstellungsosteotomie mittels Wasserabrasivstahltechnik. CURAC 2013, 12. Jahrestagung der Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie, Innsbruck, November 2013 (3. Platz Best Paper Award)
R. Westphal, D. Zaremba, T. Hassel, E. Liodakis, E. Suero, C. Krettek, F. Bach und F. Wahl
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Robotergeführte Umstellungsosteotomie dem Wasserabrasivinjektorstrahl, Schwerpunktvortrag zur 45. Sitzung des Arbeitskreises Wasserstrahltechnologie, Roden, Niederlande, 06.-07.10.2013
Zaremba, D.
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(2014). Effect of medial opening wedge high tibial osteotomy on intraarticular knee and ankle contact surface pressures. 14th Annual Meeting of CAOS International, June 18.-21. 2014, Milan, Italy
E. Suero, Y. Sabbagh, R. Westphal, N. Hawi, M. Citak, F. Wahl, C. Krettek, and E. Liodakis
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(2014). Robot Guided Water Jet Cutting to Assist Osteotomies of Human Bones. Video-Proceedings - IEEE, International Conference on Robotics and Automation, Hong Kong, May/June 2014, Video
R. Westphal, D. Zaremba, T. Hassel, E. Suero, H. Nael, M. Citak, C. Krettek, F. Bach, and F. Wahl
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Effect of medial opening wedge high tibial osteotomy on intraarticular knee and ankle contact pressures. J Orthop Res. Volume 33, Issue 4, April 2015, Pages 598-604
E.M. Suero, S. Yaman, R. Westphal, N. Hawi, M. Citak, F.M. Wahl, C. Krettek, E. Liodakis
