3D-Joystick Hände frei im OP-Saal

Redakteur: Jan Vollmuth

Das Space Mouse Module von Megatron unterstützt im mikrochirurgischen Visualisierungstool Robotic Scope die Positionierung der Kameraeinheit über dem Operationsfeld.

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Das Robotic Scope ermöglicht chirurgisches Arbeiten in entspannter, ergonomischer Körperhaltung.
Das Robotic Scope ermöglicht chirurgisches Arbeiten in entspannter, ergonomischer Körperhaltung.
(BHS Technologies GmbH)

Die moderne Mikrochirurgie stellt hohe Anforderungen an Operationsmikroskope. Mit dem Robotic Scope, das robotische Technologie und Mikroskopie miteinander verbindet, bietet BHS Technologies eine neue Lösung in diesem Bereich. Die Bedienung des Geräts erfolgt ‚hands-free‘; zudem sorgt die Technologie für chirurgisches Arbeiten in ergonomischer Körperhaltung.

Der Roboterkopf folgt den Bewegungen

Durch das Zusammenspiel zwischen dem am Kopf getragenen Head-Mounted Display (HMD) und dem robotergeführten Kamerakopf haben Chirurgen beide Hände frei und den Blick durch das HMD auf dem OP-Feld. Das HMD erkennt die Drehung des Kopfes nach links und rechts und der Roboterkopf folgt diesen Bewegungen. Damit passt sich das Robotic Scope dem Operateur an, anstatt umgekehrt. Der Kamerakopf des Robotic Scope wird mit dem Space Mouse Module von Megatron über dem Operationsfeld positioniert. Der 3D-Joystick stellt im Zusammenspiel zwischen Arzt, Applikation und Operationsaufgabe ein funktionelles Kernelement dar.

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Robotic Scope bietet viele Features: Mit einfachen Kopfbewegungen können die Chirurgen z. B. die Kamera um einen Punkt kreisen lassen, damit eine bestimmte Stelle am Patienten aus verschiedenen Richtungen betrachtet werden kann. Der Arbeitsabstand kann auf die gleiche Art und Weise verändert werden, ohne dabei den Blick vom Operationsfeld nehmen zu müssen. Durch Kopfbewegungen können die Chirurgen zudem ein Menü im HMD aufrufen, um auf weitere Funktionen wie Achtfach-Zoom oder Videoaufnahmen zuzugreifen.

Schnelle, präzise Positionierung erforderlich

Eine der Herausforderungen für BHS Technologies bestand darin, eine Steuereinheit zu finden, welche schnell die provisorische Positionierung des Roboterkopfes über dem Operationsfeld ermöglicht. „Wir brauchten eine Lösung, die eine schnelle, präzise Positionierung über dem OP-Feld erlaubt“, so Michael Santek, CTO von BHS Technologies. Man fand schließlich eine Lösung: das Space Mouse Module, ein spezieller Joystick von Megatron. Dabei handelt es sich um das einzige Steuerelement, mit dem komplexe 3D-Bewegungen von Mehrachsrobotern ohne besondere Einarbeitung und mit nur einer Hand geführt werden können.

Der Operateur kann mit der Space Mouse den Roboterkopf frei im Raum verschieben, als wäre er sein verlängerter Arm. Dies ist beispielsweise am Anfang eines Eingriffs nötig, um die ideale Position über dem Operationsfeld zu erreichen. Auch während eines Eingriffs kann es nötig sein, dass der Operateur oder das Fachpersonal den Roboterkopf neu positioniert, wenn etwa die Arbeit an anderer Stelle weitergeführt werden soll.

Den Roboterkopf intuitiv bedienen

Ein wichtiges Argument für den Einsatz des Space Mouse Modules ist die intuitive Bedienbarkeit des 6-Achs-Roboters. Die Space Mouse ist direkt am Kopf des Mikroskops angebracht, sodass der Bediener einfach den Knauf des Joysticks greifen kann. Kernstück des Joysticks ist ein opto-elektronischer Sensor, der kontaktlos und somit verschleißfrei arbeitet. Bei dieser Technologie kommt es im Unterschied zu anderen Sensortypen zu keinem Abrieb, sie ist relativ unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen.

Die Sensorik im Inneren des Joysticks erkennt feinste Bewegungen in allen drei Dimensionen, sowohl Verschiebungen als auch Drehungen. So führt der Bediener den Roboter einfach an die gewünschte Position – diese Art der Steuerung bedarf keiner Erklärung.

Unkompliziert zu montieren

Das Space Mouse Module ist wahlweise mit einer seriellen UART- oder mit einer USB-Schnittstelle verfügbar. In der seriellen Variante können die Rohsignale anwenderspezifisch ausgelesen werden, das USB-Modell stellt dem Anwender seine Messwerte komfortabel und ohne zusätzlichen Treiber gemäß USB HID 1.1 zur Verfügung. Die Montage des 3D-Joysticks gestaltet sich dank der geringen Einbautiefe (15 mm) und des Schraubflansches unkompliziert und kostengünstig.

Aufgrund seiner Eigenschaften eignet sich der 3D-Joystick nicht nur sehr gut für die Steuerung von Mehrachsrobotern, sondern auch für alle bildgebenden Verfahren in der Medizintechnik, zur Steuerung von Profikameras oder zur Programmierung von Bewegungsabläufen bei Robotern (teachen).

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