Antriebstechnik

Motor bringt den Navi-Laser an Ort und Stelle

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Computertomographie | Die 3D-Lasernavigation im CT soll die Risiken für den Patienten bei einer Biopsie verringern. Damit der Laserstrahl dem Arzt den richtigen Weg für die Nadel weist, muss das Gerät von präzisen Motoren an genau die passende Stelle verfahren werden

Anja SchützMaxon Motor, Sachseln/Schweiz

Die Radiologie am Unispital in Basel ist modern ausgestattet: Neben dem weltweit ersten 3D-Röntgengerät setzt die Klinik auch auf ein neuartiges Lasernavigationssystem für Computertomographie-(CT-)gesteuerte Punktionseingriffe. „Es bietet für die bildgesteuerten Eingriffe sehr viele Vorteile“, erklärt Dr. med. Christoph Zech, der die Abteilung Interventionelle Radiologie am Universitätsspital Basel leitet.
Computertomographen liefern seit 1974 detaillierte Querschnittsröntgenbilder des Körpers. Diesen hochaufgelösten Bildern des menschlichen Körpers können Ärzte entnehmen, wo sich ein Tumor befindet und wissen somit, wo sie zum Beispiel eine Probe entnehmen wollen. Doch eine Frage beantworten die Bilder nicht: Wie gelangen sie zu ihrem Ziel? Wo genau wird die Nadel angesetzt? Welcher Winkel ist zu wählen? Eine bislang eher schwierige Aufgabe, da es auf jeden Millimeter ankommt.
Simples System, große Wirkung
Bei diesem Schritt kann heute das automatische Lasernavigationssystem der Bochumer Amedo Smart Tracking Solutions GmbH assistieren. Es besteht aus einem deckenmontierten Kreisbogenelement, auf dem sich eine motorisierte Laserpositioniereinheit befindet. Das ist alles – ein simples System mit großer Wirkung für Arzt und Patienten.
Dass es bei den Ärzten Bedarf für eine einfache, risikoreduzierte und zeitsparende Navigationshilfe für CT-gesteuerte Eingriffe gab, hatten die Fachleute in dem jungen Bochumer Medizintechnik-Unternehmen bald erkannt. Ein Gerät wie ihr Lasernavigationssystem, das mit dem Grönemeyer-Institut für Mikrotherapie in Bochum entwickelt wurde, hatte es bisher nicht gegeben: Der Laserstrahl des Navigationssystems projiziert Einstichstelle und Einstichwinkel der Nadel auf die Haut des Patienten und visualisiert so den Nadelpfad, entlang dessen der Radiologe das Instrument führen muss. Über einen Fußschalter bestimmt zum Beispiel der Baseler Radiologe Zech so die exakte Nadelposition. Der Arzt löst damit eine Bildsequenz aus, die beim laufenden Eingriff zum Beispiel die Infiltration einer Nervenwurzel überwacht.
Auf dem Monitor des Computertomographen wird die Position der 0,7 mm dünnen Nadel präzise dargestellt. Bereits in der ersten Bildserie befindet sie sich an der richtigen Stelle. „Hier hilft uns das neue Lasernavigationssystem enorm“, so Zech. Die Einführtiefe der Nadel wird auch angezeigt. Zusätzliche Positionsbestimmungen mit Hilfe von CT-Schichtbildern sind kaum noch nötig, wodurch die Strahlenbelastung für die Patienten erheblich sinkt. Mit herkömmlicher Technik musste die Position der Nadel zwei- bis dreimal oder öfter kontrolliert werden.
Damit sich die fahrbare Lasereinheit auf dem Kreisbogen des Gerätes exakt hin und her bewegt, werden bürstenlose Antriebssysteme der Maxon Motor AG aus dem schweizerischen Sachseln eingesetzt: ein bürstenloser Flachmotor mit einem Durchmesser von 45 mm in Kombination mit dem Stirnradgetriebe GS45 und einem MR Encoder. Sie treiben über eine Synchronscheibe einen Endlosriemen an, der den Schlitten auf dem Kreisbogen bewegt. In diesem Schlitten befindet sich der drehbare Laserpointer. Für die Drehbarkeit der Laser-Spiegel-Mechanik sind zwei weitere Motoren verantwortlich: die bürstenlosen EC-Max 16. Zusammen mit dem Planetengetriebe GP16A und einem MR Encoder ermöglichen sie es, den Laserstrahl exakt einzustellen, um alle für einen Eingriff notwendigen Winkel anzeigen zu können. Die drei Epos-2-Module 36/2 steuern die Motoren, berücksichtigen dabei alle Prozessparameter und kommunizieren auch mit dem Steuerrechner.
Laut Volker Trösken, dem geschäftsführenden Gesellschafter von Amedo, sprachen vor allem die kleine Bauform und die Zuverlässigkeit der Antriebe für die Lösung von Maxon. Der Erfolg, den die Bochumer mit ihrem Produkt erreichen, ist daran zu erkennen, dass weltweit 16 Geräte im Einsatz sind und Vertriebspartner das Produkt in 14 Ländern anbieten. ■

Operationsnadel nach Wespenart

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Eine spezielle Wespenart dient einem englischen Forscherteam als Vorbild einer Operationsnadel für die Gehirnchirurgie. Um Tumore mit Medikamenten zu behandeln, ist es heute in der Neurochirurgie üblich, die Medikamente über eine starre, dünne Kanüle in das Gehirngewebe zu bringen. Dabei ist das Risiko hoch, gesundes Gewebe zu verletzen, denn die starre Kanüle erlaubt es nur, auf geradem Weg in eine bestimmte Region des Gehirns vorzudringen. Ein flexibles Operationstool wäre vorteilhafter.
Das Team um Dr. Rodriguez y Baena vom Imperial College London hat in den vergangenen Jahren an einer biegsamen Roboternadel gearbeitet. Der Mechanismus, mit dem Holzwespen ihre Eier mit einem feinen, aber sehr starken Legebohrer in das Holz legen, hat sie inspiriert. Unter dem Codenamen Sting (Soft Tissue Invervention and Neurosurgical Guide) haben sie einen Prototyp aus vier beweglichen Segmenten mit einem Gesamtdurchmesser von 2,5 mm entwickelt. Ein puzzleähnlicher Verzahnungsmechanismus hält die Segmente zusammen. Für Bewegung sorgen hier bürstenlose EC20-Flachmotoren mit dem Planetengetriebe GP22. Für die exakte Ansteuerung wird die Positioniersteuerung EPOS 24/2 verwendet.
Bild: Maxon Motor


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