Active Guide Wire: Neue Werkstoffe für besonders schonende Therapien

Nicht nur in der Chirurgie werden minimal invasive Verfahren erfolgreich eingesetzt: Auch in der „interventionellen Radiologie" – wenn es zum Beispiel darum geht, Engstellen in Gefäßen aufzudehnen – können diese Verfahren dazu beitragen, große Operationen zu vermeiden. Eine Herausforderung liegt in der Steuerung der Instrumente im Körper des Patienten. Hierfür werden bildgebende Verfahren benötigt. Dabei hat die Röntgendurchleuchtung den Nachteil einer starken Strahlenbelastung, während bei der Magnetresonanztomographie durch metallische Werkzeuge oder Implantate Störungen in der Bildwiedergabe auftreten können. Einem Forschungsteam des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnologie und der Klinik für Radiologische Diagnostik der RWTH Aachen ist es in einem von der Stiftung Industrieforschung geförderten Projekt erstmals gelungen, die Eignung einer für die minimal invasive Medizin neuen Werkstoffklasse – der faserverstärkten Kunststoffe – für die Herstellung eines patientensicheren Führungsdrahtes nachzuweisen. Mit dieser neuartigen Werkstoffentwicklung können schwierige minimal invasive Eingriffe erstmals ohne Strahlenbelastung für Patient und Mediziner durchgeführt werden.

Als „Revolution der Chirurgie" wurde sie bezeichnet: Die Minimal Invasive Chirurgie, die sich als besonders schonendes Operationsverfahren etwa bei der Entfernung von Gallenblasen durchgesetzt hat. Der Einsatz minimal invasiver Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf die Chirurgie: Insbesondere die „interventionelle Radiologie" hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte bei der Behandlung ganz unterschiedlicher Erkrankungen gemacht. Über eine kleine Punktionsstelle – meist in der Leiste, seltener in der Ellenbeuge – wird ein Zugang zum Gefäßsystem geschaffen, über den beispielsweise Engstellen in Gefäßen aufgedehnt, Metallgitter zur Aufdehnung z.B. der Halsschlagader platziert oder eine Tumorbehandlung durchgeführt wird. Auf diese Weise lassen sich häufig große Operationen – etwa am offenen Herzen oder an der Bauchaorta – vermeiden.

Zur Steuerung der interventionellen Instrumente benötigt man bildgebende Verfahren, die dem Mediziner eine Visualisierung des Operationsgebietes, das innerhalb des geschlossenen Körpers liegt, ermöglicht. Die Röntgendurchleuchtung, die zu diesem Zweck meist eingesetzt wurde, hat – ebenso wie die Computertomographie – den Nachteil einer starken Strahlenbelastung. Auch die Kontrastauflösung gelingt bei Weichteilgewebe nur unbefriedigend. Die Magnetresonanztomographie (MRT) hingegen ist ein Verfahren, das einen exzellenten Weichteilkontrast bietet, Schnittbilder in allen Raumebenen bereitstellen kann und vollständig ohne ionisierende Strahlung auskommt. Probleme bereiten hier allerdings Operationswerkzeuge oder Implantate aus Metall: Sie können Störeffekte auslösen, die zu einer unzureichenden oder fehlerhaften Bildwiedergabe führen, so genannten Artefakten. Zudem kann es bei metallischen Führungsdrähten im MRT zu Erhitzung und sogar Funkenbildung kommen. Um die Vorteile der MRT für minimal invasive Verfahren zu nutzen, werden also Operationsinstrumente aus nicht-metallischen Werkstoffen benötigt, die eine artefaktfreie Abbildung des Operationsraumes gestatten.

Einem Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT aus Aachen (IPT) ist es in einem Forschungsprojekt erstmals gelungen, die Eignung einer für die minimal invasive Medizin neuen Werkstoffklasse – der faserverstärkten Kunststoffe – für die Herstellung eines patientensicheren Führungsdrahtes nachzuweisen. Dieser Führungsdraht kann im Rahmen von MRT-Verfahren artefaktfrei – also störungssicher – abgebildet werden. Kernmaterial dieses Führungsdrahtes ist ein Faserverbundstrang, auf den – zur besseren Sichtbarkeit im Magnetresonanztomographen – Dotierungen aufgebracht wurden. Mit dieser Werkstoffkombination lässt sich der Führungsdraht durch MRT präzise orten, so dass der Operateur den Führungsdraht im Gefäßsystem optimal navigieren kann.

Das Projekt – eine Kooperation des IPT mit der Klinik für Radiologische Diagnostik der RWTH Aachen – wurde von der Stiftung Industrieforschung mit 215.000 Euro gefördert. In zahlreichen Tierversuchen konnte die Eignung des neu entwickelten Führungsdrahtes erfolgreich getestet werden. Das Zulassungsverfahren nach dem Medizinproduktegesetz ist bereits eingeleitet worden. Zugleich wird die Produktion einer Vorserie geprüft. „Mit dieser neuartigen Werkstoffentwicklung können schwierige minimal invasive Eingriffe erstmals ohne Strahlenbelastung für Patient und Mediziner durchgeführt werden", sagt Projektleiter Adrian Schütte. „Dieses Projekt verbindet einen hohen Nutzen für die Patienten mit neuen Chancen für mittelständische Medizintechnik-Hersteller", ergänzt Dr. Wolfgang Lerch, Vorstand der Stiftung Industrieforschung.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Adrian Schütte

Fraunhofer-Institut Produktionstechnologie IPT,
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