Untersuchung der kolorektalen Stapler-Anastomose mittels experimentellen und numerischen Verfahren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wojciech Grzegorz Kowalczyk; Dr.-Ing. Thanh Ngoc Tran
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428438713

Erkrankungen des Dickdarms sind sehr häufig und nach der Gesellschaft der amerikanischen gastrointestinalen und endoskopischen Chirurgen werden mehr als 600.000 chirurgische Eingriffe in den USA jedes Jahr durchgeführt, um diese zu behandeln. Kolorektale Chirurgie wird durchgeführt, um Schäden an Kolon, Rektum und Anus zu reparieren, die durch diverse Darmerkrankungen verursacht werden. Es ist zu beachten, dass Darmkrebs die vierthäufigste Krebsart bei Männern und die dritthäufigste Krebserkrankung bei Frauen weltweit ist. Während einer Kolonresektion wird der erkrankte Teil des Darms entfernt und die zwei gesunden Abschnitte des Dickdarmes werden wieder zusammengefügt. Dies wird als eine kolorektale Anastomose bezeichnet. Anastomosentechnik wird traditionell von der Bevorzugung der Chirurgen beeinflusst, entweder Vernähung oder Klammern zu verwenden. Obwohl die Staplertechnik standardisierter, schneller und einfacher als die Vernähung ist, mit Vorteilen wie ausgezeichnete Blutkontrolle, eine geringere Gewebemanipulation und Einheitlichkeit der Gewebeanpassung, bleiben noch Komplikationen wie Leckagen, Stenose und postoperativen Blutungen. Ein Anastomosenleck ist die schwerste Komplikation und ist eine wichtige Ursache für Morbidität und Mortalität. Postoperative Raten von Leck und Mortalität von bis zu 16% und 3,2% wurden berichtet. Die wissenschaftliche Literatur zeigt, dass technische Fehler eine wichtige Rolle spielen können, möglicherweise das Risiko von postoperativen Komplikationen zu erhöhen.Die Integrität der Klammerlinien, die von einer ausreichenden Gewebekompression abhängig ist, ist der wichtigste Faktor für eine stabile Anastomose. Zu verstehen, wie Gewebe mit Stapler und Klammern zusammenwirken, ist der Schlüssel, um die Patientenergebnisse zu verbessern. Ziel dieser Forschung ist es, das gesamte mechanische Verhalten der kolorektalen End-zu-End-Stapler-Anastomose mittels experimenteller Messungen und Finite-Elemente-Simulation zu studieren, um die bestehende Wissenslücke in Anastomosentechnik zu füllen. Dies würde nicht nur die Hersteller unterstützen, optimale Stapler-Designs zu entwickeln, sondern auch Chirurgen helfen, um diese Instrumente richtig zu benutzen, und anschließend die Behandlungsergebnisse zu verbessern. Hierzu werden biomechanische Versuche durchgeführt, um kolorektale Gewebe zu charakterisieren. Computermodelle auf Basis von zwei ringförmigen Staplers, die in der kolorektalen Chirurgie häufig verwendet werden, werden entwickelt und simuliert. Der Einfluss der ursprünglichen Gewebedicke und Eigenschaften, der Klammerhöhe, der Anzahl von Klammerreihen und der Anzahl von Klammern pro Reihe wird durch eine Parameterstudie untersucht werden. Optimale Designs von ringförmigen Staplern für den Einsatz in der minimalinvasiven Chirurgie werden ermittelt. Die am besten passenden Klammerhöhen in Bezug auf die Gewebedicke werden auch für die klinische Entscheidungsfindung bewertet und diskutiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen