Eine Alternative zu HF-Elektroden aus Metall und Kunststoff haben Partner in einem Forschungsprojekt entwickelt. Sie nutzen nur Keramik, allerdings mit unterschiedlichen Eigenschaften. Somit entfallen Spalten in der Elektrode, die sich besser reinigen und wiederverwenden lässt.
In der Hochfrequenzchirurgie werden derzeit hauptsächlich Elektroden verwendet, die aus elektrisch leitfähigen, metallischen Werkstoffen – in der Regel Edelstahl – mit Kunststoffisolierung bestehen. Sowohl dieser Aufbau als auch das Werkstoffkonzept sind zwar funktionell, bringen aber einige Nachteile mit sich.
Diese wirken sich hauptsächlich bei bipolaren wiederverwendbaren Elektroden negativ aus: So können Kunststoffe schon während der Anwendung beschädigt werden. Der bedeutendere Nachteil dieser Systeme ist aber, dass Metalle nur bedingt spaltfrei mit Kunststoffen verbunden werden können. So kann bei der Anwendung Flüssigkeit zwischen die leitende und nicht-leitende Schicht gelangen. Da der Spalt sehr klein ist, ist keine Reinigung möglich, so dass eine Wiederverwendung der Elektroden aus hygienischen Gründen nicht zulässig ist.
In einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekt sollten daher als Alternative zur bisherigen Lösung bipolare Elektroden mit geeigneten keramischen Werkstoffen aufgebaut werden. Die Idee der beteiligten Partner war, so zu wiederverwendbaren Produkten zu kommen, um die Kosten für den Anwender sowie die Umweltbelastung zu senken. Am Projekt im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) waren die Med Contact GmbH in Salmendingen beteiligt, das Forschungsinstitut für Anorganische Werkstoffe – Glas/Keramik – GmbH in Höhr-Grenzhausen, die Med Tec Research Prof. Dr. Dr. Klaus Vogt in Krakow am See sowie die Reger Medizintechnik GmbH in Villingendorf.
Um einen spaltfreien Werkstoffverbund zu erreichen, wurden vollkeramische Verbundelektroden entwickelt. Sie bestehen aus elektrisch leitfähiger und isolierender Keramik. So ein Materialkonzept ist mechanisch, thermisch und chemisch stabiler als bisherige Lösungen aus Metall und Kunststoff. Es ist sterilisierbar und sowohl von der Konstruktion als auch von den Werkstoffen her für den Mehrfacheinsatz geeignet.
Um die optimal leitende Keramik zu finden, wurden immer wieder Schnittversuche an biologischem Gewebe durchgeführt. Die am besten funktionierenden Keramiken wurden verbessert, bis eine optimal leitende Keramik vorhanden war.
Als Basismaterialien für die Elektrode dienen bioverträgliche und bioinerte Keramikwerkstoffe, die schon seit Jahrzehnten in der Medizintechnik erfolgreich eingesetzt werden: Aluminiumoxid, Zirkonoxid sowie deren Verbundkeramiken. Die elektrisch leitfähige Elektrodenkomponente wird über carbidische Dispersionskeramiken im gleichen Basis-Werkstoffsystem realisiert. Die ausgewählten Keramikwerkstoffe sind besonders fest und weisen ein dichtes Gefüge ohne offene Porosität auf – eine Voraussetzung dafür, dass die keramischen Elektroden für die Hochfrequenzchirurgie sicher am Patienten eingesetzt werden können.
Da sich mit dem Niederdruckspritzguss filigrane Bauteile in Versuchs- und Kleinserien gut herstellen lassen, bot sich dieses Verfahren für die Fertigung der keramischen Elektroden an. Auch ließ sich damit die kombinierte Formgebung der isolierenden wie auch der leitenden Elektrodenkomponenten einfach umsetzen.
Die Funktionalität wurde an ersten Prototyp-Elektroden in monopolarer Form nachgewiesen. Vergleichende Tests mit verschiedenen HF-Generatoren an diversen Gewebeproben zeigten, dass die Keramikelektroden – auch im Vergleich zu Standardelektroden – eine gute Schnitt- und Verödungswirkung erzielen. Dieses neuartige HF-Elektrodenkonzept zeigt daher viel versprechende Entwicklungsperspektiven. Der Werkstoff kann zum Beispiel interessant sein, um andere HF-Instrumente weiterzuentwickeln.
Christopher Kohn Med Contact, Salmendingen
Weitere Informationen Über die Beteiligten im Forschungsprojekt: www.reger-med.de www.fgk-keramik.de Kontakt zum Kabel- und Steckerhersteller Med Contact in Salmendingen: info@med-contact.de
HF-Chirurgie
Statt mit einem klassischen Skalpell zu schneiden, trennen Chirurgen während einer Operation Gewebe heute häufig mit Hilfe von hochfrequentem Wechselstrom, der Wärme ins Gewebe einbringt. Gleichzeitig mit dem Schnitt werden auf diese Weise kleine Blutgefäße verschlossen und damit die Blutung in der Wunde gestillt.
Bei den monopolaren Anwendungen ist das chirurgische Instrument die aktive Elektrode: Der eingeleitete Strom fließt durch das Gewebe zur Neutralelektrode, die mit dem Körper des Patienten großflächig in Kontakt ist. Die stärkste Erwärmung tritt in der Nähe der aktiven Elektrode auf, nur dort erfolgt der Schnitt.
Für bipolare Anwendungen werden zwei gegeneinander isolierte Elektroden verwendet. Damit erreicht der Chirurg, dass der Strom nur durch einen eng begrenzten Gewebebereich, nämlich zwischen den beiden Elektroden, fließt und dort die erwünschten Effekte hervorruft: das Trennen des Gewebes und das Verschließen der kleinen Blutgefäße. Die entsprechenden Geräte benötigen weniger Leistung als die für die monopolaren Anwendungen eingesetzten Geräte. Die Technik eignet sich besonders für hochpräzise Schnitte, wie sie in der Mikro- und Neurochirurgie sowie im HNO-Bereich gefordert werden.
Ihr Stichwort
- Alternative für Elektroden in der HF-Chirurgie
- Verbundkeramik
- Elektrisch leitfähige Keramik
- Benchmarking Schnitt- und Verödungswirkung
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