Fraunhofer-Gesellschaft

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Einsatz von Formgedächtnisaktoren in minimalinvasiven chirurgischen Instrumenten (EFORMIN)

 
: Werner, Michael; Hunger, Sandra; Rotsch, Christian

:
Poster urn:nbn:de:0011-n-4816725 (333 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: 27ea9a84529972e7f55e596cb0cd2576
Erstellt am: 31.1.2018


Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik -F.O.M.-, Berlin:
F.O.M.-Konferenz 2017. Traditionell innovativ oder radikal digital? : 8. November 2017, Berlin
Berlin, 2017
1 Folie
Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik (F.O.M. Konferenz) <2017, Berlin>
Deutsch
Poster, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWU ()
minimal-invasive Chirurgie; minimalinvasives Instrument; Formgedächtnismaterial; Formgedächtniseffekt

Abstract
Mit der zunehmenden Verbreitung der minimal-invasiven Chirurgie (MIC) wurde eine Vielzahl an unterschiedlichen Instrumenten (Effektoren) benötigt und entwickelt. So gibt es beispielsweise in der Laparoskopie Fass-, Biopsie-, Präparierzangen sowie Greifer und Nadelhalter in unterschiedlicher Form und Funktionalität. Die Ausrichtung und Effektorbewegung wird meist rein mechanisch über Bowdenzüge beziehungsweise Zug- und Druckstangen umgesetzt. Hierbei gibt es entweder eine Limitierung des Bewegungsfreiheitsgrades oder die mechanische Übersetzung verhindert eine feinfühlige Bedienung. In beiden Fällen ist eine intuitive Handhabung nicht möglich und setzt eine hohe Geschicklichkeit und ein gutes Vorstellungvermögens des Mediziners voraus. Weiterhin können schwer zugängliche Regionen im Operationsgebiet aufgrund der eingeschränkten Bewegungsmöglichkeiten der Instrumente nur bedingt erreicht werden. Daher besteht bei den mikrochirurgischen Instrumenten noch erhebliches Verbesserungs- und Innovationspotential. Ziel des Projektvorhabens ist die Entwicklung eines multifunktionalen, minimalinvasiven Instrumentes, welches neben einer verbesserten Handhabung eine erhöhte Funktionalität im Vergleich zu gegenwärtigen chirurgischen Instrumenten besitzt. In Zusammenarbeit mit klinischen Partnern und Herstellern von chirurgischen Instrumenten werden die Anforderungen an das zu entwickelnde Instrument evaluiert. Diese umfassen unter anderem die möglichen Einsatzbereiche, den verfügbaren Bauraum oder auch notwendige Bewegungsfreiheitsgrade. Insbesondere die Kraftrückmeldung stellt eine wünschenswerte Funktionserweiterung dar. Kernstück der erweiterten Funktionalität zur Erhöhung der Bewegungsfreiheitsgrade, sowie der Umsetzung der Kraftrückmeldung, ist ein innovatives Aktorkonzept basierend auf Formgedächtnismaterialien. Als Formgedächtniseffekt wird die Fähigkeit eines Materials bezeichnet, nach einer plastischen Verformung in seine ursprünglich eingeprägte Form zurückzukehren. Der größte Vorteil dieser Aktoren besteht in dem hohen Arbeitsvermögen im Vergleich zum kleinen Bauraum, wodurch diese direkt in den Instrumentenkopf integriert werden können. Die Verbindung zum Bedienteil über die Zuleitung kann dadurch rein elektronisch erfolgen. Dies erlaubt einen modularen Ansatz, bei dem die vier Hauptkomponenten Bedienteil, Aktorik, Effektor und die Zuleitung eigenständig betrachtet und optimal entsprechend der Anforderungen entwickelt werden können. Weiterhin kann über die Sensoreigenschaften des Formgedächtniseffektes ein Kraft-Feedbacksystem realisiert werden. Diese Funktion ermöglicht dem Arzt eine direkte Rückkopplung auf die Greifkraft, welche auf das Gewebe ausgeübt wird, wodurch eine intuitive Bedienung möglich ist. Die Verbesserung der Ergonomie soll beispielsweise durch austauschbare Griffstücke erreicht werden, welche an die physiologischen Anforderungen des Nutzers und das jeweilige Einsatzszenario angepasst werden können. Der modulare Ansatz ermöglicht Unternehmen Teillösungen entsprechend ihres Portfolios anzubieten. Durch verschiedene Konfigurationen der Module können kostengünstig mehrere chirurgische Anwendungsfelder abgedeckt werden. Davon profitieren gerade kleinere Kliniken. Durch die verbesserte Funktionalität können zukünftig Techniken für komplexere minimalinvasive Eingriffe entwickelt werden und damit risikoreiche Eingriffe reduziert werden.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-481672.html