Ruckfreie Operation

Spezial Medizintechnik

Gleichstrommotoren – Damit minimalinvasive Eingriffe mittels Operationsroboter richtig funktionieren, benötigt man hochwertige Motoren, die auch bei niedrigen Geschwindigkeiten vollkommen ruckfrei arbeiten.

15. Oktober 2010

Der Erfolg einer Operation hängt hauptsächlich vom Können des Chirurgen ab – denkt man im ersten Moment. Tatsächlich spielen auch Motoren eine maßgebliche Rolle. Zumindest wenn der Arzt nicht mehr wie früher alleine zum Skalpell greift, sondern einen Roboter bedient, der für ihn operiert. So wie beim System »Da-Vinci-S-HD« des US-amerikanischen Unternehmens Intuitive Surgical, mit dem europäische Kliniken inzwischen sogar Bypass-Operationenam Herzen durchführenund in dem 39 Motoren von Maxon für das ruckfreie Arbeiten der Werkzeuge, die sich im Körper des Patienten befinden, sorgen.

Das komplette System besteht aus drei Hauptkomponenten. Erstens: der Steuerkonsole, die etwas vom Patienten entfernt steht und an der der Chirurg arbeitet. Zweitens: der Bildverarbeitungseinheit, anhand derer der Arzt seine Arbeitsschritte sehen kann. Und drittens dem mobilen Instrumententräger direkt neben dem Operationstisch, also dem eigentlichen Roboter, den eine Operationsassistenz überwacht. Nur die beiden stehen über den Patienten gebeugt. Der Chirurg sitzt etwas entfernt.

Dass eine Maschine am Menschen schneidet und näht, hält das körperliche Trauma für den Patienten so klein wie möglich. Denn die Mikro-Instrumente sind nur wenige Millimeter groß. Über drei 8 bis 12 Millimeter kleine Schnitte dringen die zwei Instrumentenarme des Roboters und eine Kamera in den Körper ein. Für den Operierten bedeutet ein Eingriff durch den Roboter also weniger Schmerzen, weil später weniger Gewebe und Haut heilen müssen.

Steuerung und Antriebe

Die Steuerkonsole ist das Kernstück des Da-Vinci-S-HD-Operationssystems. Von hier aus führt der Chirurg die Bewegungen aus, während er das Operationsfeld über eine hochauflösende 3D-HD-Visualisierung auf dem Bildschirm betrachtet. Dabei liefern das Insite-Optiksystem,das hochauflösende3D-HD-Endoskop und das Bildverarbeitungsmodul wirklichkeitsgetreue Bilder aus dem Körper des Patienten.

Zum Arbeiten betätigt der Operateur Bedienelemente, die bei der Operation durchgeführte Bewegungen nachbilden. Dazu fasst er mit den Fingern die unterhalb der Bildanzeige liegenden Bedienelemente.Die Kruxdabei: Das System arbeitet spiegelverkehrt. Denn bewegt man die Stäbchen nach links, bewegen sich die Spitzen nach rechts. Genau so laufen die aus der Standardlaparoskopie, das heißt der Bauchspiegelung, bekannten gegenintuitiven Bewegungen ab.

Die eigentlichen Herzstücke jedes Telemanipulators sind vom Spezialisten für hochpräzise Antriebstechnik Maxon Motor entwickelte und hergestellte DC-Gleichstrommotoren. Sie liefern die Eingangs- und Ausgangssignale für das Da-Vinci-S-HD-System. Über eine Reihe von Feedback-Regelungen erhalten die Motoren und Encoder Eingangssignale vom Operateur. Diese werden durch die Elektronik in der Konsole des Systems in Echtzeit übersetzt und in Ausgangssignale für die Motoren in den Manipulatoren umgewandelt. Via Elektronik in der Konsole üben die Manipulatoren wiederum fühlbaren Widerstand in die Hände des Chirurgen aus. Insgesamt mehr als 30 Maxon-Motoren haben die Ingenieure von Intuitive Surgical eingebaut, einschließlich RE 25-Motoren, einige mit, andere ohne Encoder-Feedback, ebenso RE-13-Motoren ausgerüstet mit Planetengetriebe der GP 13- Reihe und magnetische Encoder mit 13 Millimeter Durchmesser sowie RE 35-Motoren mit Encodern von Fremdherstellern.

Die Operationsinstrumente arbeiten hochpräzise wie die Hand eines geübten Chirurgen – auch bei langsamen Bewegungen. Durch ihr Design, es sind Seltene-Erden-Magnete und eisenlose Rotoren eingebaut, verfügen die Maxon-Motoren über kein magnetisches Rastmoment, was besonders bei niedrigen Betriebsgeschwindigkeiten von großem Vorteil ist. Darüber hinaus erreichen die Motoren eine hohe Leistungsdichte und große Laufruhe – beides elementare Voraussetzungen für Aufgabenstellung von Intuitive Surgical.

Maxon Motor/aru

Fakten

-Maxon Motor, aus der Schweiz, ist ein weltweit führender Anbieter von hochpräzisen Antriebssystemen.

-Das im Baukastensystem aufgebaute Produktprogramm umfasst unter anderem Gleichstrommotoren mit eisenloser Wicklung und Flachmotoren mit Eisenkern. Sowie Planet-, Stirnrad-, Spezialgetriebe, Istwertgeber, Servoverstärkerund Positioniersteuerungen.

Erschienen in Ausgabe: 07/2010