Knochenbrüche sicher gerichtet
Intelligente Bohrmaschine macht´s möglich
Knochenfrakturen sicher zu fixieren, das ist das Ziel des Studentenprojektes „Smart Drill“. Das junge Team vom Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) entwickelte einen Aufsatz für eine medizinische Bohrmaschine. Dieser misst während des Bohrvorgangs die Tiefe des entstehenden Bohrlochs, um anschließend die richtige Schraube zu ermitteln.
Zur Fixierung einer Fraktur in der Osteosynthese ist es häufig nötig, Verschraubungen im Knochen anzubringen. Die Länge der Schrauben muss dabei exakt stimmen, da anderenfalls Verletzungen der umliegenden Gewebestruktur oder unzureichende Fixation die Folge sind. Der Knochendurchmesser und die Bohrlochtiefe sind im Voraus nur unsicher zu ermitteln und müssen während der Operation mittels einer Lehre bestimmt werden.
Dies ist derzeit abhängig von der Erfahrung des Operateurs und kann hinsichtlich der Schraubenauswahl zu Fehlern führen. Um den Prozess sicherer zu gestalten entwickelte eine Studentengruppe aus Bremen in dem Projekt „Smart Drill“ einen Aufsatz für die vorhandenen Bohrmaschinen, der die Längenauswahl der Schraube mit Messwerten unterstützt. Schmiermittelfreie igus-Gleitlager aus Hochleistungspolymeren kommen dabei an Lagerstellen der Antriebswelle zum Einsatz.
Die besonderen Anforderungen an die medizinische Bohrmaschine bestanden darin, in unterschiedlichen Drehzahl- und Schwingungsfrequenzbereichen eine optimale Lagerung ohne eine negative Beeinflussung des Systems zu entwickeln. „Die Kombination aus rotatorischem Antrieb und axialer Schwingung erfordert eine Nutzung von hochwertigen Gleitlagern, um nicht nur Bewegungsfreiheitsgrade in axialer Richtung zu realisieren, sondern auch bei hoher Schwingungsfrequenz möglichst präzise auswertbare Signale zu erreichen.“, erklärt Michael Sorg vom Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ).
Zur Abdeckung aller Anforderungen wurden verschiedene iglidur Gleitlager verglichen und iglidur L500 als beste Option identifiziert. Das Gleitlager wartet mit geringen Reibwerten und hoher Verschleißfestigkeit auf und ermöglicht sowohl die rotatorische, als auch die axiale Bewegung. iglidur L500 ist bei Drehzahlen von bis zu 900 Umdrehungen in der Minute weit von seiner Belastungsgrenze entfernt. Das Lager hält der medizinischen Sterilisierung bei höchsten Temperaturen Stand.
Auch die Feuchtigkeitsbeständigkeit spielt eine wichtige Rolle. iglidur L500 nimmt lediglich im vernachlässigbaren Maße Wasser auf und ist schmiermittelfrei. Es besteht folglich keine Gefahr einer Kontamination der Wunde oder eines vorzeitigen Lagerversagens bedingt durch ein Auswaschen des Schmiermittels. Somit wird das Lager den hygienischen Anforderungen der Medizintechnik gerecht. Ebenfalls überzeugend sind die geringen Baugrößen und das sehr geringe Gewicht verglichen mit Lagern aus metallischen Werkstoffen.
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