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Thermisches Verformen bringt Intelligenz in chirurgische Instrumente

Chirurgische Instrumente
Thermisches Verformen bringt Intelligenz in chirurgische Instrumente

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Um höchstmögliche Präzision bei den Eingriffen gewährleisten zu können, sind intelligente Lösungen bei der Entwicklung und Herstellung der Instrumente gefragt. Kunststoff spielt dabei eine wichtige Rolle.

André Konrad
Konmed, Rotkreuz

Minimal-invasive Operationstechniken ermöglichen kleinere Schnitte in die Haut, und somit weniger traumatische Eingriffe. Der Patient erholt sich deshalb oftmals schneller, was zur Senkung der Gesamtkosten für die Behandlung führt. Dies steigert wiederum die Attraktivität der zur Operation verwendeten Instrumente. Natürlich sind bei einer minimal-invasiven Operation auch eventuelle Nachteile in Betracht zu ziehen: Geringe Übersichtlichkeit, mögliche Weichteilverletzungen, verlängerte Operationszeiten oder schlechtere Zugriffsmöglichkeiten bei bedrohlichen Komplikationen.

Weshalb haben sich die minimal-invasiven Verfahren dennoch auf breiter Front etablieren können? Nicht zuletzt dank der steten Optimierung in der Entwicklung und Herstellung der verwendeten Instrumente: Durch Röntgenunterstützung und Navigationstools an den Geräten wird dem Chirurgen beispielsweise wieder mehr Übersicht gegeben. Die Anforderungen an das Instrument mit den Materialeigenschaften abzugleichen, ist dabei das A und O zu Beginn eines Projekts. Instrumente für die Endoskopie unterscheiden sich beispielsweise in der Materialwahl, aber auch in der Konstruktion von denjenigen in der Laparoskopie, Kardiologie oder der spinalen Chirurgie.

Diese Anforderungen deckt Kunststoff fast vollständig ab. Nur: Welcher Kunststoff ist bei welcher Anwendung der richtige? Folgende Eigenschaften sind dabei entscheidend: Röntgentransparenz mit der Möglichkeit von röntgenopaken Bereichen, biegeweiche Bauteile mit unterschiedlichen Härtegraden, Torsionssteifigkeit bei gleichzeitiger Biegeweichheit, Fertigungsmöglichkeit für kleine Dimensionen, Leichtigkeit, geringe Herstellkosten sowie farbliche Unterscheidungen. Beim Zugang mit dem Instrument über natürliche Gefäße wie Blutgefäße, Darm oder Speiseröhre spricht man von einem transluminalen Instrument. Anwendungsbeispiele sind beispielsweise Einführinstrumente für Stents, Herzklappen, Occluder, Katheter oder Kanülen.

Hochpräzise Schläuche für transluminale Instrumente

Basierend auf kundenspezifisch extrudierten Schläuchen wird eine Vielzahl von Anwendungen in der Medizintechnik realisiert. Die Konmed GmbH hat sich dabei auf die Entwicklung und die Fertigung von transluminalen Instrumenten spezialisiert. Die Anforderungen bestimmen bereits die Fertigung des Grundschlauches. Weiche Materialien wie Pebax, Polyure-than oder steife Hochtemperaturmaterialien wie PEEK werden zu hochpräzisen Schläuchen verarbeitet. Das Unternehmen aus Rotkreuz realisiert dabei serienmäßig Wandstärken, die dünner sind als ein Haar. Multilumen-Schläuche ermöglichen die Integration von mehreren Funktionen in einem Schlauch. So entstehen manövrierbare Enden, die über Zugdrähte oder hydraulisch betätigt werden. Schläuche, die mit einer Metallspirale versehen sind, erlauben eine biegeweiche und trotzdem knickfeste Applikation. Ein Beispiel sind Einführschleusen, die flexibel mit einem Dilatator eingeführt werden. Sie halten durch die Metall-Verstärkung auch dem radialen Druck des Körpergewebes stand.

Ist das Übertragen von Längs- und Torsionskräften wie in kardiovaskulären Anwendungen gefragt, sind gewebeverstärkte Schläuche die Lösung: Ein im Kunststoff eingebettetes Gewebe aus Metall oder Kunststoff, vergleichbar mit einem Gartenschlauch, sorgt für die gewünschten Eigenschaften. Solch vernetzte Schläuche haben auch eine hohe Druckfestigkeit und eignen sich somit ideal als Medienleitung bei hohem Innendruck. Trotzdem bleibt der Schlauch flexibel. Der Grundschlauch wird je nach Anforderung ergänzt.

Durch Spritzguss können unter anderem Luerverbindungen oder atraumatische Spitzen aufgebracht werden. Die geschickte Auswahl der Materialpaarung lässt es zu, Bauteile oder auch Schläuche verschiedener Shore-Härten miteinander zu verarbeiten. Klebeprozesse werden ebenfalls häufig eingesetzt. Dabei stehen die medizinischen Zulassungen der Klebstoffe zur Verfügung.

Die thermische Verformung bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten: So formt Konmed atraumatische Spitzen an und kalibriert Schläuche auf verschiedene Durchmesser. Ebenso können dem Schlauch Funktionen übertragen werden, wenn er in eine bestimmte Geometrie verformt wird. Und um die Krafteinleitung in ein Einführungsinstrument für einen Occluder zu integrieren, wird in Rotkreuz am Ende des Kunststoffkatheters ein Metallteil eingeschmolzen.

Drei Verfahren zur Integration röntgenopaker Teile

Die geringere Übersichtlichkeit für den Chirurgen bei den Operationen zu kompensieren, gehört zu den Königsdisziplinen bei der Herstellung der Instrumente. Hier ist Röntgenunterstützung gefragt: Um die Sichtbarkeit der Instrumente im Röntgenbild zu erhöhen, werden meist in den distalen Partien des Instrumentes röntgenopake Teile eingebracht. Konmed bietet dafür drei verschiedene Verfahren und setzt diese je nach Anforderung um:

  • Einbringen von Markerringen aus Inox, Platinum Iridium oder Wolfram,
  • Beimischen von Additiven in den Kunststoff wie Bariumsulfat oder Wismut,
  • Einbringen von Drähten oder Kugeln aus Titan oder Tantal.

Durch eine externe Skala am Bauteil wird dem Chirurgen eine weitere Hilfestellung für die ungefähre Position im Köper gegeben. Eine abriebfeste, dauerhafte Beschriftung ist hier unerlässlich. Außerdem muss sie medizinisch zugelassen und je nach Instrument heißdampfresistent sein.

Eingriffe in die Wirbelsäule werden bevorzugt minimal-invasiv durchgeführt, denn die Vorteile kommen hier sehr deutlich zum Tragen: geringe Beschädigung der Muskelmasse, ein verkleinertes Infektionsrisiko, Reduktion der Schmerzen. Summa Summarum: Eine schnelle Genesung wird ermöglicht.

Je nach Anwendung reicht der Einsatz von röntgentransparenten Dilatoren als Arbeitskanal völlig aus. Sind größere Zugänge gefragt, realisiert der Schweizer Hersteller beispielsweise Retraktoren aus karbonfaserverstärktem PEEK. Basierend auf derselben Technik entstehen auch Ziel- und Navigationsinstrumente. Das breite Know-how gepaart mit den passenden Material- und Produktionsmöglichkeiten lässt auch in diesem Bereich komplexe Lösungen entstehen: Für Wirbelsäulenoperationen hat Konmed ein vollkommen röntgentransparentes, kundenspezifisches Retraktorsystem entwickelt, das den hohen Ansprüchen an Bedienerfreundlichkeit, Visibilität und Stabilität standhält.

www.konmed.ch

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