Zusammenfassung
Hintergrund: Bei endoskopischen Eingriffen gehen dem Operateur neben dem stereoskopischen Sehen
taktile Informationen über die Gewebebeschaffenheit verloren. Methode: Aussagen über die Beschaffenheit verschiedener Gewebe sollen über deren Resonanzfrequenz
mit Hilfe eines elektromechanischen Schwingungssensors gemacht werden. Dieser kann
prinzipiell in ein Operationsinstrument integriert werden. Dadurch soll der Operateur
ein indirektes Feedback der taktilen Eigenschaften des Gewebes erhalten. Dazu untersuchten
wir frisch resezierte Gewebe (u.a. Nasenpolypen, Lymphknoten, Knorpel, Knochen) und
einen präparierten knöchernen Schädel zunächst mit Hilfe eines experimentellen Versuchsaufbaus
und anschließend mit einem ersten Prototypen eines taktilen Sensors. Ergebnisse: Die Resonanzfrequenz stieg mit zunehmender Gewebehärte an. Bei Messungen mit dem
experimentellen Meßaufbau lag die Resonanzfrequenz für Weichteilgewebe zwischen 15
und 30 Hz. Für die knöchernen Septen des Siebbeins stieg der Wert auf 240-320 Hz und
für dickere knöcherne Strukturen der Schädelbasis auf 780-930 Hz. Messungen an Tumoren
des oberen Aerodigestivtraktes zeigten, dass mit Hilfe des taktilen Sensors Hinweise
auf gesunde oder karzinomatös infiltrierte Schleimhaut wie auch auf karzinomatös unterminierte
Mukosa gewonnen werden können. Die Resonanzfrequenz bei unterminierendem Tumorwachstum
ist um ein Drittel höher als diejenige der gesunden Schleimhaut. Die mit dem experimentellen
Versuchsaufbau erhaltenen Ergebnisse ließen sich mit dem Prototypen des taktilen Sensors
bestätigen. Schlußfolgerungen: Eine Differenzierung zwischen gesundem und karzinomatös infiltriertem Gewebe erscheint
durch die Messung der Gewebeimpedanz möglich, auch bei verdeckten Strukturen, da der
taktile Sensor eine Tiefenempfindlichkeit von bis zu 7 mm hat. Darüber hinaus könnte
der taktile Sensor zur Differenzierung verschiedener anatomischer Strukturen in der
Chirurgie der Nasennebenhöhlen und der Rhinobasis eingesetzt werden. Durch die Nutzung
der taktilen Informationen in der endoskopischen HNO-Chirurgie könnte in Zukunft die
intraoperative Gewebedifferenzierung verbessert und damit die Sicherheit minimal invasiver
Eingriffe erhöht werden.
Summary
Background: In endoscopic surgery, stereoscopic vision and tactile information about tissue consistency
are no longer available to the surgeon. Methods: To compensate for these sensory deficits, various tissues can be characterized with
an electromechanical sensor that records their resonance frequencies. In the future,
the sensor will be integrated into surgical instruments, providing the surgeon with
information about tactile properties of the tissue. We determined the impedance of
tissues removed interoperatively (nasal polyps, lymph nodes, cartilage, bone) and
different bony structures in a skull specimen. The examinations were carried out with
an experimental setup and subsequently with a prototype of the tactile sensor. Results: Resonance frequency increased with tissue hardness. Measurements with the experimental
setup showed resonance frequencies for soft tissues between 15 and 30 Hz. We found
that the bony septa of the ethmoid have a resonance frequency of 240-320 Hz and the
thicker bony structures at the frontal skull base have a frequency of 780-930 Hz.
Measurements of tumors in the upper aerodigestive tract showed that it is possible
to differentiate between healthy mucosa, carcinomateous infiltrated mucosa, and carcinomateous
undermined mucosa. In case of undermining tumor, the resonance frequency was one third
higher than healthy mucosa. These results obtained with the experimental setup were
reproduced with the tactile sensor prototype. Conclusions: The use of tactile information in endoscopic otolaryngological surgery may improve
intraoperative tissue differentiation in the future. The safety of minimal invasive
Operations in head and neck surgery can be increased.
Schlüsselwörter
Gewebehärte - Tastsinn - Nasennebenhöhlen-Chirurgie - Endoskopie - Pharynxkarzinome
Key words
Tissue hardness - Tactile sense - Paranasal sinus surgery - Endoscopy - Pharyngeal
Carcinoma
