RONAF

Zusammenfassung

Das Ziel des RONAF-Projekts ist die Entwicklung und Untersuchung eines Systems zur Navigation an der lateralen Schädelbasis, welches einen Roboter bei operativen Eingriffen interaktiv überwachen kann.

Dabei kommen modulare, mehrstufige Navigations- und Regelungsverfahren zum Einsatz. Zur globalen Navigation wird der Eingriff präoperativ anhand eines dreidimensionalen Bilddatensatzes (CT, MRT) geplant und der Roboter inkl. Instrument relativ zu diesem Datensatz bewegt. Zur lokalen Navigation und Regelung erfolgt eine intraoperative Rückkopplung der Sensorik (Kraft/Drehmoment, Temperatur, Ultraschallscans, elektrophysiologische Ableitungen, Navigationssystem) an den Roboter. Durch deren automatisierte Auswertung ist eine Detektion der zu schonenden Strukturen gewährleistet.

Anwendungen

Als Anwendungsbeispiele für den Einsatz des Systems im Bereich der lateralen Schädelbasis werden das Fräsen eines Implantatlagers (z.B. für Cochlea-Implantate oder implantierbare Hörgeräte) und das Ausfräsen des Warzenfortsatzes (Mastoidektomie) betrachtet. Diese Eingriffe erfordern vom Operateur extreme Präzision (z.T. im Submillimeterbereich) und hohen Kraftaufwand, um größere Knochenmengen mit dem Fräser abzutragen. Die Realisierung des geplanten Systems wäre deshalb ein großer Fortschritt zur Verbesserung der Prozessqualität des operativen Eingriffs. Zudem sind weiter steigende Fallzahlen bei boomartig steigender Nachfrage nach implantierbaren Hörgeräten und Cochlea-Implantaten zu erwarten.

Kontakt

• Lehrstuhl für Angewandte Informatik III
  (Robotik und Eingebettete Systeme)
  Universität Bayreuth
  • Prof. Dr. Dominik HENRICH
  • Dr. Philipp STOLKA
  • Dipl.-Inf. Michel WARINGO
• Hals-Nasen-Ohrenklinik,
  Universitätsklinikum Heidelberg
  • AG Robotik und Ultraschall
  • Hauptseite

Bilder

• Bilder für die Presse

Videos

• 
  Implantation of a hearing aid into the human skull
  
• 
  Milling concentric paths
  Planned paths
  
  2003, April
• 
  Milling parallel paths
  Planned paths
  
  2003, April
• 
  Milling potential field based paths
  Planned paths
  
  2003, April
• 
  Temperature development during milling
  no speed control (5 mm/s)
• 
  Temperature development during milling
  with speed control (10 N)
• 
  TV broadcast
  SWR
  
  2002, November

Press releases

• Erster Roboter zum sensorüberwachten Fräsen am Schädelknochen
  (07. Februar 2002)

Wanted

Student Jobs / Open Positions

Publikationen

• RESYPUB
  • Waringo, Michel ; Henrich, Dominik (2008)
    "Smoothing of Piecewise Linear Paths"
    (International Journal of Advanced Robotic Systems, Ars Journal, ISSN 1729-8806)
    
  • Stolka, Philipp ; Federspil, Philipp A. ; Henrich, Dominik ; Tretbar, Steffen H. (2008)
    "First 3D Ultrasound Scanning, Planning, and Execution of CT-free Milling Interventions with a Surgical Robot"
    (EMBC 2008 - 30th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (Vancouver, British Columbia, Canada))
    
  • Waringo, Michel ; Henrich, Dominik (2008)
    "Smoothing of Piecewise Linear Paths"
    (I-Tech Education and Publishing, Vienna, 2008)
    ISBN 978-953-7619-01-5, http://www.books.i-techonline.com/mrmp.html
    
  • Stolka, Philipp ; Henrich, Dominik (2007)
    "Using Maps from Local Sensors for Volume-Removing Tools"
    (2007 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, San Diego/USA)
    
  • Stolka, Philipp ; Federspil, Philipp A. ; Henrich, Dominik ; Tretbar, Steffen H. ; Waringo, Michel (2007)
    "Robot-Based 3D Ultrasound Scanning and Registration with Infrared Navigation Support"
    (ICRA 2007, IEEE International Conference on Robotics and Automation, Rome/Italy, 10.-14.04.2007)
    
  • Stolka, Philipp ; Federspil, Philipp A. ; Henrich, Dominik ; Tretbar, Steffen H. ; Waringo, Michel (2006)
    "Robot-Assisted 3D Ultrasound Scanning with IR Navigation Support"
    (CURAC 2006, Hannover, 12.-14.10.2006)
    
  • Stolka, Philipp ; Henrich, Dominik (2006)
    "Improving Navigation Precision of Milling Operations in Surgical Robotics"
    (IROS 2006 - IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Beijing, China, October 9-15, 2006)
    
  • Waringo, Michel ; Henrich, Dominik (2006)
    "Efficient smoothing of piecewise linear paths with minimal deviation"
    (IROS 2006, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Beijing/China, 9.-15. 10. 2006, pp. 3867-3872)
    
  • Stolka, Philipp ; Henrich, Dominik (2005)
    "Building Local Maps in Surgical Robotics"
    (IROS 2005, Edmonton, Alberta/Canada)
    
  • Waringo, Michel ; Henrich, Dominik (2004)
    "3-dimensionale schichtweise Bahnplanung für Any-Time-Fräsanwendungen"
    (Robotik 2004, München, 17.-18. 6. 2004, VDI-Berichte 1841, pp. 781-788)
    
  • Henrich, Dominik ; Stolka, Philipp (2004)
    "Principles of Navigation in Surgical Robotics"
    (MRNV 2004 - Medical Robotics, Navigation and Visualisation, Remagen/Germany, March 11-12, 2004)
    
  • Waringo, Michel ; Henrich, Dominik ; Stolka, Philipp (2003)
    "First System for Interactive Position Planning of Implant Components"
    (CURAC 2003, Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie e.V., Nürnberg, 4.-7. 11. 2003)
    
  • Waringo, Michel ; Henrich, Dominik ; Stolka, Philipp (2003)
    "3-Dimensionale Schichtweise Bahnplanung für Anytime-Fräsanwendungen"
    presented at CURAC 2003, Nürnberg, Germany
    
  • Federspil, Philipp A. ; de Mola, C. ; Geisthoff, Urban W. ; Henrich, Dominik ; Plinkert, Peter K. ; Stolka, Philipp (2003)
    "Force Feedback Control of Robot's Speed Prevents Heat Trauma in Robotic Milling at the Lateral Skull Base"
    presented at CURAC 2003, Nürnberg, Germany
    
  • Waringo, Michel ; Henrich, Dominik ; Stolka, Philipp (2003)
    "3-Dimensional Layered Path Planning for Anytime Milling Applications"
    (CURAC 2003, Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie e.V., Nürnberg, 4.-7. 11. 2003)
    
  • Stolka, Philipp ; Henrich, Dominik (2003)
    "A Hybrid Force Following Controller For Multi-Scale Motions"
    (SYROCO 2003 - 7th International Symposium on Robot Control, Sept 1-3, 2003 - Wroc)
    
  • Federspil, Philipp A. ; Geisthoff, Urban W. ; Henrich, Dominik ; Plinkert, Peter K. (2003)
    "Development of the First Force-Controlled Robot for Otoneurosurgery"
    (Laryngoscope 113: March 2003)
    
  • Henrich, Dominik (2002)
    "Robotergestütztes Fräsen an der lateralen Schädelbasis: Kraft-basierte lokale Navigation bei der Implantatbettanlage"
    (VDI-Bericht 1679 - Tagungshandbuch zur Robotik 2002, Ludwigsburg, 19. und 20. Juni 2002)
    
  • Federspil, Philipp A. ; Henrich, Dominik ; Plinkert, Beate ; Plinkert, Peter K. (2002)
    "Computer- und Roboter-Assistierte Chirurgie zum Kraft-Rückgekoppelten Fräsen eines knöchernen Implantatlagers an der Lateralen Schädelbasis"
    (Erkrankungen der Schädelbasis)
    
  • Plinkert, Peter K. ; Federspil, Philipp A. ; Henrich, Dominik ; Plinkert, Beate (2001)
    "Kraft-basierte lokale Navigation zur robotergestützten Implantatbettanlage im Bereich der lateralen Schädelbasis"
    (Journal HNO 2002, vol. 50, pp. 233-239)
    
• Datenbanken etc.
  • RONAF-Projektseite des Projektpartners Hals-Nasen-Ohrenklinik, Universitätsklinikum Heidelberg (weitere Publikationen)
  • Publikationen des Projektpartners Hals-Nasen-Ohrenklinik, Universitätsklinikum Heidelberg
• 2003
  • Peters, M.:
    RONAF: Entwicklung einer ergonomischen Benutzerführung für einen Chirurgieroboter
    (Projektarbeit)
• 2002
  • Dr. Philipp STOLKA
    RONAF: Auswertung von Kraftsensordaten
    (Diplomarbeit: Abstract)
• 2001
  • Dr. Philipp STOLKA
    ROTOS (Robot-assisted otolaryngology surgery): Voruntersuchungen zum Sensoreinsatz
    (Projektarbeit: Abstract)
  • Dipl.-Inf. Michel WARINGO
    ROTOS (Robot-assisted otolaryngology surgery): Planung von Fräsbahnen
    (Projektarbeit: Abstract)