gesponsertAntriebstechnik Moderne Antriebstechnik sorgt für zuverlässige Assistenz im OP-Saal

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FAULHABER Antriebssysteme

Sie sind längst keine Zukunftsmusik mehr: Roboter, die Ärzte dabei unterstützen, Operationen durchzuführen. Warum bei solchen OP-Robotern die Produkte und das Know-how des deutschen Antriebsspezialisten FAULHABER bedeutende Komponenten sind, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Genauigkeit ist in der Medizintechnik bei zahlreichen Geräten entscheidend. So muss z. B. bei Beatmungsgeräten die Luftzufuhr optimal gesteuert werden, um den Sauerstoffgehalt im Atemgas zu regulieren. Antriebe ermöglichen hier eine präzise Dosierung der Atemluft, um den Bedürfnissen des Patienten gerecht zu werden. Dies ist aber nur ein Einsatzgebiet, in dem Antriebe wichtige Komponenten sind. „Unsere Klein- und Kleinstantriebe sind in extrem vielen Medizinprodukten im Einsatz“, sagt Rolf Schmideder, Leiter des Business Developments bei FAULHABER. Es gibt aber einen Bereich für den Antriebs-Experten, der in der Medizintechnik zukünftig mit am spannendsten sein wird. „Nach der Industrie erobern Roboter auch die Medizin“, ist sich Schmideder sicher. Die Vorteile liegen auf der Hand: fehlende Ermüdung, höchste Präzision und Schnelligkeit, optimale Ergonomie.

Schon heute kommen Robotersysteme bei einer Vielzahl von chirurgischen Anwendungen zum Einsatz, so z. B. in der Orthopädie, der Neurologie, bei Herz-Thorax-Eingriffen oder im Hals-Nasen-Ohren-Bereich. Neben etablierten Herstellern drängen innovative Start-ups auf den Markt. „Der Einsatz solcher Roboter beginnt sprichwörtlich am Kopf und endet bei den Füßen. Es gibt eine Vielzahl von Operationen, bei denen Roboter schon die Ärzte-Teams unterstützen“, sagt Schmideder. Es gibt fast keinen medizinischen Eingriff, bei dem ein roboterunterstütztes Operieren nicht möglich wäre. Bereits heute bieten mehr als 70 Firmen verschiedenste Systeme an. So z. B. für Eingriffe an der Wirbelsäule, dem Knie, der Hüfte, im Bauchraum, im Hals-Nasen-Ohren-Bereich, im Auge oder am Herzen sowie im Bereich der Neurochirurgie, Gynäkologie, Urologie und bei Biopsien. Auch vor Haartransplantationen macht die Technik nicht halt. Die im OP eingesetzten Geräte sind je nach Einsatzzweck unterschiedlich konzipiert. Die Bandbreite reicht von sehr voluminösen mehrarmigen Systemen bis zu Geräten, die nicht größer sind als eine Getränkedose. Während das erstgenannte bei komplexen Eingriffen eingesetzt wird, so dient das letztgenannte lediglich dazu, die Instrumente akkurat an der gewünschten Stelle zu halten. „Für minimalinvasive Eingriffe werden z. B. Roboter eingesetzt, deren Konstruktion an Schlangen erinnert. Sie sind extrem flexibel und können dadurch genau im Körper bewegt werden. Die präzise Steuerung eines solchen Roboters unter Berücksichtigung von Reibungsverlusten ist eine große Herausforderung. Daher kommen hier besonders kompakte bürstenlose Antriebe zum Einsatz“, beschreibt FAULHABER-Spezialist Schmideder die Anwendung.

Roboterunterstützte Operationen

Mittlerweile setzt den ersten Schnitt bei vielen Operationen nicht etwa ein Arzt, sondern ein Roboter. Der Chirurg sitzt vor seiner OP-Konsole und steuert von dort mit seinen Joysticks die Roboterarme, die für den Eingriff am OP-Tisch eingesetzt werden. Selbst nach einer 24-Stunden-Schicht schneidet der Roboter absolut zitterfrei und präzise. Die Kamera, die v. a. für minimalinvasive Operationen wichtig ist, liefert jederzeit optimal aufbereitete Bilder, absolut erschütterungsfrei. Am 3D-Bildschirm sieht der Arzt genau, was im Bauchraum des Patienten vor sich geht. Anstelle der herkömmlichen 2D-Sicht, die oft sehr eingeschränkt ist, erkennt er auf dem 3D-Monitor jedes Detail. Zudem sorgen die schlanken Hightech-Arme im Vergleich zu herkömmlichen Eingriffen für deutlich mehr Bewegungsfreiheit beim Schneiden, Reparieren oder Nähen. Da vor jeder OP der Körper des Patienten ganz genau vermessen wird, kann der Computer ein 3D-Bild des Operationsgebietes erstellen. Über Umrechnungen der Eingaben des Chirurgen am PC sind Schnitte im Bereich von zehntel Millimeter möglich, etwas, das rein manuell unmöglich ist. Rechnergestützt kann ein Roboter jederzeit prüfen, ob der Arzt noch genau da operiert, wo es notwendig ist. Im Zweifel kann das System den Arzt stoppen und so potentielle Behandlungsfehler verhindern.

FAULHABER-Antriebe im Operationssaal

Der Patient bekommt von den Vorgängen rund um die OP nichts mit. Die Narkose wirkt. Eine Anästhesistin überwacht konzentriert die Vitalfunktionen. Sie kann sich bei der künstlichen Beatmung auf FAULHABER verlassen. In der Turbineneinheit des Beatmungsgerätes, das in das Anästhesiesystem integriert ist, arbeitet ein bürstenloser Highspeed DC Motor mit nur 24 Millimetern Durchmesser. Dieser ist nicht nur extrem schnell und geräuscharm über den gesamten Drehzahlbereich, sondern auch extrem dynamisch. Sowohl Erwachsene, Kinder und Neugeborene können damit über die komplette Narkose hinweg adäquat und möglichst natürlich beatmet werden. Die turbinenbasierte Beatmung erlaubt zudem zu jeder Zeit die freie Durchatembarkeit (Spontanatmung) der Patienten.

Da roboterunterstütztes Operieren in immer mehr Disziplinen eingesetzt wird, steigt auch der Bedarf an Antriebssystemen, etwa für die Positionierung von Roboterarmen. Hier sind hochdynamische Lösungen gefragt, die in kürzester Zeit die volle Drehzahl liefern. FAULHABER-Antriebssysteme verfügen dank ihrer eisenlosen Wicklungstechnik und flacher Drehzahl-/Drehmomentkennlinien über die dafür erforderlichen Eigenschaften wie etwa exakte Positionierung und Drehzahlkontrolle. Leistungsstarke Motorfamilien wie FAULHABER BX4 oder BP4 sowie die Außenläufer-Motoren der Familie BXT eignen sich daher, ergänzt um das umfangreiche Portfolio an Getrieben, optischen, magnetischen oder absoluten Encodern sowie Speed und Motion Controllern, optimal auch für anspruchsvolle Robotikanwendungen in der Medizin.

Roboterunterstütztes Operieren ist also keine Zukunftsmusik, sondern schon heute tägliche Routine in vielen OP-Sälen auf der ganzen Welt. Auch wenn es bereits eine telemedizinische Operation gab, bei der der Arzt in den USA am Monitor saß und den Patienten in Frankreich operierte – die Regel sieht eher so aus: Roboter und Computer agieren als Assistenten des Menschen vor Ort im OP-Saal. Jahrelange ärztliche Erfahrung lässt sich eben nicht in eine Programmiersprache übersetzen. Aber man kann Eingriffe durch den Einsatz von Robotern sicherer machen. Und FAULHABER spielt mit seinen Antriebslösungen dabei eine entscheidende Rolle. Sowohl bei den direkten OP-Anwendungen als auch in der Peripherie im Operationssaal.

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