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Hubsäule Auf und nieder immer wieder – Hubsäulen in der Medizintechnik

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Am Operationssimulator trainieren junge Ärzte für medizinische Eingriffe ihr manuelles Geschick. Elektrisch verstellbare Hubsäulen sorgen für die richtige Operationshöhe und stellen so gemeinsam mit einem 3D-Simulator die OP-Situation realitätsnah dar.

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Hubsäule und Tragrahmen dienen der ergonomischen Anpassung an den jeweiligen Nutzer des Operationssimulators und an die jeweilige Situation im OP.
Hubsäule und Tragrahmen dienen der ergonomischen Anpassung an den jeweiligen Nutzer des Operationssimulators und an die jeweilige Situation im OP.
(Bild: RK Rose+Krieger)

Er ist Arzt mit Leib und Seele, einem Faible für Maschinenbau und großem Erfindergeist: Der Orthopäde und Medizintechniker Albert Schaeffer. Seine 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“, sagt Schaeffer, der ein Team von Spezialisten zusammenzog und einen solchen OP-Simulator entwickelte.

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Für jede Situation das passende Interface

Die Idee, chirurgische Eingriffe am PC zu simulieren, ist nicht neu. Die Umsetzung mittels eines 3D-Simulators mit Echtzeit-Visualisierung, der sich an Größe und Fachgebiet des jeweiligen „Operateurs“ anpasst, 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, dass 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.

Ergonomisch höhenverstellbar

Die Basis des Simulators bildet eine höhenverstellbare, elektrisch angetriebene Hubsäule. Sie trägt Haltevorrichtungen für den Monitor sowie die Mensch-Maschine-Interfaces. Bei der Suche nach geeigneten Lieferanten für die Hardware seines OP-Simulators fand Schaeffer bei RK Rose+Krieger die Technik und auch die Bereitschaft, flexibel auf seine Wünsche einzugehen. Der Mindener Komplettanbieter von Linear-, Profil-Montage-, Verbindungs- und Modul-Technik 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 40×40 und ein Profil der Baugröße 40×160 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 hebt sich der Simulator von anderen bereits auf dem Markt verfügbaren Geräten ab.

Speziell für die Medizintechnik entwickelt

Die von Schaeffer gewählte elektrisch verstellbare Hubsäule gehört zu einer Produktreihe mit insgesamt drei Grundmodellen in wahlweise drei Design-Ausführungen (Classic, Wave und Technic): der RK Powerlift Z für hohe Momente und Hubgeschwindigkeiten, der RK Powerlift S für mittlere Momente und Hubgeschwindigkeiten sowie der RK Powerlift M, der besonders leise und speziell auf medizintechnische Anwendungen zugeschnitten ist.

Der Antrieb der Hubsäule besteht 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 × 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.

Roboter gestützte Operation simulieren

Der RK Powerlift M ist derzeit in den Standardhüben
300 mm, 400 mm und 500 mm sowie für Netzspannungen von 230 V, 115 V oder 24 V lieferbar. Kundenspezifische Anpassungen der Hublängen sind möglich. Für Anwendungen im Medizintechnikbereich bietet RK die Hubsäule mit interner Start/Stopp-Steuerung sowie die externe Ansteuerung über Multi-Control an, die auch Schaeffer nutzen wird, um beispielsweise Roboter gestützte Operationen realitätsgetreu simulieren zu können. Diese Versionen sind für die seit 2012 gültige 3rd Edition der IEC 60601-1 geprüft.

Die Aluminiumprofile für den Interface-Tragrahmen des OP-Simulators bestehen aus dem Blocan-Profilprogramm. Es umfasst mehr als 110 verschiedene Profilgrößen und -querschnitte sowie umfangreiches Zubehör.

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. (sh)

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