Ergonomisch angepasst

Exklusiv in KEM Der Autor: Bernd Klöpper, Leiter Marketing, RK Rose+Krieger GmbH, Minden

Er ist Arzt mit Leib und Seele, einem Faible für Maschinenbau und großem Erfindergeist: der Orthopäde und Medizintechniker Albert Schaeffer. Und er hat eine Vision: An jeder Universitätsklinik und in jedem Krankenhaus sollte ein Operationssimulator stehen, an dem Medizinstudenten und Ärzte schwierige medizinische Eingriffe erlernen und ihre chirurgischen Fähigkeiten sicher trainieren können. „Wenn dieser Traum Realität werden würde, könnten Ärzte ihre manuelle Geschicklichkeit quasi nebenbei trainieren und viel früher und vor allem besser ausgebildet am realen Patienten arbeiten“, so Schaeffer, der ein Team von Spezialisten zusammenzog und einen solchen OP-Simulator entwickelte.

Dabei ist die Idee, chirurgische Eingriffe am PC zu simulieren, nicht neu. Doch die Umsetzung in Form eines an die Größe und das Fachgebiet des jeweiligen Operateurs anpassbaren 3D-Simulators mit Echtzeitvisualisierung ist es schon. „Die Idee mit dem wechselnden Mensch-Maschine-Interface habe ich bei der X-Box meiner Kinder abgeschaut. Auch da gehört zu jeder Sportart, die man auf der Konsole spielen kann, das passende Interface“, erklärt Schaeffer. Er übertrug diese Idee auf seinen OP-Simulator. Auf diese Weise kann ein und dasselbe Grundgerät mit wechselnden Interfaces und Softwareprogrammen für zahlreiche Fachbereiche und Eingriffe an virtuellen Patienten – egal ob männlich, weiblich, erwachsen oder Kind – genutzt werden. Diese Vielseitigkeit hat noch einen Zusatznutzen: Das Gerät amortisiert sich schneller als vergleichbare Simulatoren, die nur für ein spezielles Fachgebiet verwendet werden können.

Die Basis des Simulators bildet eine höhenverstellbare, elektrisch angetriebene Hubsäule. Sie trägt Haltevorrichtungen für den Monitor sowie die unterschiedlichen Mensch-Maschine-Interfaces. Bei der Suche nach geeigneten Lieferanten für die Hardware seines OP-Simulators erlebte Schaeffer zunächst einige Enttäuschungen, bevor er bei RK Rose+Krieger nicht nur die Technik fand, sondern auch die Bereitschaft, flexibel auf seine Wünsche einzugehen.

Der Mindener Komplettanbieter von Linear-, Profil-Montage-, Verbindungs- und Modultechnik wählte für die Höhenverstellung eine elektrisch verfahrbare Hubsäule vom Typ RK Powerlift M. Bei der Gestaltung des Tragrahmens von Monitor und Interface entschied sich Schaeffer für zwei Blocan-Aluminiumprofile der Baugröße 40 x 40 und ein Profil der Baugröße 40 x 160 mit glatter Außenfläche. Hubsäule und Tragrahmen dienen der ergonomischen Anpassung an den jeweiligen Nutzer des Geräts und an die Operationssituation. Schließlich werden einige Operationen, wie beispielsweise chirurgische Eingriffe im Bauchraum, im Stehen durchgeführt, andere dagegen – wie kieferchirurgische Eingriffe – im Sitzen. Damit unterscheidet sich dieser Simulator maßgeblich von anderen bereits auf dem Markt verfügbaren Geräten.

Die von Schaeffer gewählte elektrisch verstellbare Hubsäule gehört zu einer Produktreihe mit insgesamt drei Grundmodellen in wahlweise drei Designausführungen (Classic, Wave und Technic): dem RK Powerlift Z für hohe Momente und Hubgeschwindigkeiten, dem RK Powerlift S für mittlere Momente und Hubgeschwindigkeiten sowie dem speziell auf medizintechnische Anwendungen zugeschnittenen, besonders leisen RK Powerlift M. Speziell dieser Hubsäulentyp war von Rose+Krieger erstmals für die Akrus Medizintechnik GmbH, einen Hersteller höhenverstellbarer Mammografie- und Biopsiestühle, entwickelt worden.

„Wir suchten damals ein verdrehsteifes Hubelement mit guten mechanischen und linearen Führungseigenschaften. Dabei schwebte uns eine leistungsstarke, teleskopierende Hubsäule mit rechteckigem Querschnitt vor. Sie sollte ein ansprechendes Äußeres mitbringen und vor allem leise sein“, erläutert Kersten Indorf, technischer Leiter bei Akrus, der für die Säule eine Hubkraft von 1500 bis 2000 N und eine hohe Drehmomentsteifigkeit forderte. Er verbaut heute in seinen Produkten den RK Powerlift M im Wave-Design. Auch für Schaeffer bot diese Gestaltungsvariante eine optimale Lösung für seine umfangreichen Anforderungen.

In beiden Fällen besteht der Antrieb der Hubsäule aus einer kompakten integrierten Motor-Spindeleinheit. Bei einer Hubgeschwindigkeit von 13 mm/s erreicht sie Verstellkräfte von 1500 N. Der RK Powerlift M besitzt eine rechteckige Grundfläche von 190 mm x 150 mm und kann gleichermaßen auf Zug- und Druck belastet werden. Damit ist er auch für die Überkopfmontage an Raumdecken geeignet. Die volle Last beträgt 150 kg. Passend dazu sind statische Abstützmomente von bis zu 400 Nm zulässig und geben Reserven für Anwendungen, in denen die Säule allein eingesetzt werden soll. Spezielle Führungsgleiter mit einer erhöhten Auflagefläche erlauben diese hohen Momente. Auf kostenintensive Wälzläger kann daher verzichtet werden.

Der RK Powerlift M ist derzeit in den Standardhüben 300, 400 und 500 mm sowie für Netzspannungen von 230, 115 oder 24 V lieferbar. Zukünftig soll die Hubsäule dann auch mit einem Schaltnetzteil mit Weitbereichseingang zur Verfügung stehen. Kundenspezifische Anpassungen der Hublängen sind möglich. So verbaut Akrus beispielsweise neben RK-Powerlift-M-Hubsäulen mit dem Standardhub von 300 mm auch solche mit Hüben von 160 und 200 mm. Wie ihre größeren Verwandten auch können mehrere dieser Hubsäulen synchronisiert werden. Die Synchronausführung der integrierten Steuerung kann über ein BUS-System bis zu acht RK Powerlift M gleichzeitig ansteuern. Für Anwendungen im Medizintechnikbereich bietet der Hersteller diese Hubsäule mit interner Start/Stopp-Steuerung sowie die externe Ansteuerung über Multicontrol an, die auch Schaeffer nutzen wird, um beispielsweise robotergestützte Operationen realitätsgetreu simulieren zu können. Diese Versionen sind bereits für die am 1. Juni 2012 in Kraft getretene 3rd Edition der IEC 60601-1 geprüft.

Die Aluminiumprofile für den Interface-Tragrahmen des OP-Simulators suchte sich Schaeffer aus dem Blocan-Profilsystem von Rose+Krieger aus, da dieses bei hoher Flexibilität auch ein ansprechendes Design bietet und dazu beiträgt, Kunden die Werthaftigkeit seines Produktes zu vermitteln. Das Profilsystem umfasst mehr als 110 verschiedene Profilgrößen und -querschnitte sowie umfangreiches Zubehör. Dazu zählen Konstruktionsprofile mit allseitigen Befestigungsnuten aus dem Grundbaukasten ebenso wie Funktionsprofile mit glatter Außenfläche an einer bis allen Seiten – wie beispielsweise das von Schaeffer gewählte Profil der Baugröße 40 x 160.

Letztere eignen sich speziell für Anwendungen mit hohen Ansprüchen an Design, Hygiene und Reinigungsfähigkeit. Neben Standard- und Schwerlastprofilen stehen auch 20 mm kleine Profile der Baureihe M-Blocan für kleinere Aufbauten mit filigranem Erscheinungsbild zur Verfügung. Mit einer Nutenbreite von nur 6 mm ist die kleine 20er-Profilbaureihe ideal geeignet für Konstruktionen mit geringeren Belastungen. Sämtliche Profile sind miteinander und mit anderen RK-Produkten – im vorliegenden Beispiel den Hubsäulen – kombinierbar und schaffen damit nahezu unendlich viele Anwendungsmöglichkeiten.

Für Schaeffer ist seine Arbeit am OP-Simulator noch nicht beendet. In der zweiten Auflage des Geräts will er Hubsäule, Simulatorfuß und Recheneinheit in eine elegante Verkleidung integrieren. I

Halle 3, Stand 3330

Rose+Krieger

Holger Schmidt

Key Account Manager Hubsäulen

Tel.: 0571 9335-0

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