SPINEA® in der spinalen Chirurgie

In dem industriellen Bereich hat die Robotik in den letzten Jahren einen Boom erlebt. Industrieroboter ersetzen die harte, anstrengende und stereotype Arbeit von Menschen in verschiedenen Berreichen wie zum Beispiel die Automobilindustrie, der Maschinenbau, die Herstellung von Elektronik oder die Herstellung von Kunststoffen. Roboter werden auch in Anlagen eingesetzt, in denen Verletzungsgefahr besteht.

Hand in Hand mit der Entwicklung neuer Technologien verbessert sich auch das Niveau der Medizintechnik (medical engineering). Neue Technologien ermöglichen die Entwicklung von hochentwickelten automatisierten Geräten, die die Effizienz und den Erfolg medizinischer Verfahren steigern, die Arbeit des medizinischen Personals erleichtern, die Genesung der Patienten verkürzen und letztendlich die Kosten für die medizinische Versorgung senken. Neben hochentwickelten diagnostischen Bildgebungsgeräten wie Tomographie und Magnetresonanztomographie rückt die medizinische Robotik zunehmend in den Vordergrund. Dazu gehören Robotergeräte, die beispielsweise die Manipulation von Patienten erleichtern (Roboterarme, Roboterbetten), und weiter verschiedene Roboterrehabilitationsgeräte, die Übungen zur Rehabilitation der oberen oder unteren Gliedmaßen durchführen. Roboter, die direkt zur Durchführung von Operationen eingesetzt werden, stehen auf diesem Gebiet an der vordersten Front. Alle von diesen Geräten müssen strengen medizinischen Standards entsprechen, was die Entwicklungen in diesem Bereich umso schwieriger macht.

SPINEA-Getriebe werden erfolgreich in Robotern eingesetzt, die für die Wirbelsäulenchirurgie entwickelt wurden (Spinal surgery). Es geht um eine revolutionäre neue Operationsmethode, die mit größerer Genauigkeit und Sicherheit als je zuvor durchgeführt wird. Der Roboter dient hier als feste Hilfshand des Chirurgen. Der Roboterarm mit einer Positioniergenauigkeit von Hundertstel von Millimetern erhöht die Genauigkeit der Operation um ein Vielfaches. Dies ist besonders wichtig beim Bohren von Löchern für Schrauben zur Befestigung der Wirbel, bei denen eine ungenaue Bewegung oder Position des Instruments zu einer Schädigung des Rückenmarks führen kann. Die mit Hilfe eines Roboterarms durchgeführte Operation verläuft anders als üblich. Nach der präoperativen Bildgebung der Wirbelsäule des Patienten verwendet der Arzt einen Computer und ein 3D-Modell der Wirbelsäule, wo er in einfacher Weise alle operative Vorrichtungen im System bestimmt die während der Operation erforderlich sind, während der Patient im Raum ruht.Vor dem Beginn der Operation wird die Wirbelsäule des Patienten erneut fotografiert. Der Nullpunkt wird gesetzt und die Position der Wirbelsäule wird mit den Daten im Steuerungssystem ausgerichtet. Anschließend führt der Roboterarm Schritt für Schritt die vom Arzt definierten Schritte aus. Die Aktionen des Roboterarms bestehen darin, den chirurgischen Instrumentenhalter genau an der Position zu bewegen und zu fixieren, an der der Arzt die Operation durchführen wird. Der Roboterarm eliminiert somit den menschlichen Faktor wie Händedruck oder falsche Werkzeugbewegung. Die Zeit zur Durchführung des Eingriffs ist erheblich kürzer als bei der Standardmethode. Während des Eingriffs ist das medizinische Personal wenigern Röntgenstrahlen ausgesetzt. Das Verfahren ist minimal invasiv. Der Patient verliert während der Operation viel weniger Blut, hat weniger postoperative Schmerzen und die Erholungszeit des Patienten ist viel kürzer. Die Schlüsselkomponente, von der die Eigenschaften des Operationsroboters abhängen, sind die Getriebe.

SPINEA-Getriebe haben eine extrem hohe Torsions- und Kippsteifigkeit, wodurch der Roboterarm fest und stabil in der gewünschten Position hält. Die hohe Genauigkeit des Getriebemechanismus der in den einzelnen Gelenken des Roboters verwendeten Lagerreduktoren gewährleistet die Gesamtgenauigkeit der Positionierung des Endelements des Roboters, auf dem sich der chirurgische Instrumentenhalter befindet. Die geringen Abmessungen des Reduktorträgerkörpers mit integriertem Radial-Axial-Lager und hohem Übersetzungsverhältnis ermöglichen eine kompakte Bauweise des Roboterarms und minimieren dessen Einbaumaße. Ein weiterer sehr wichtiger Faktor ist die Sicherheit und hohe Zuverlässigkeit von Reduktoren, die durch Langzeittests in hochdynamischen Zyklen bestätigt werden, die weit über den tatsächlichen Anforderungen im Bereich der chirurgischen Robotik liegen. In Operationssälen, in denen diese Roboter eingesetzt werden, werden auch die niedrige Geräuschpegel von Reduktoren und der wartungsfreie Betrieb geschätzt.

Roboter, bei denen die Lagerreduktoren von SPINEA eingesetzt werden, haben Eigenschaften, die ihre Verwendung nicht nur in der Wirbelsäulenchirurgie vorgeben, sondern auch in der Mikrochirurgie, wo hohe Präzision erforderlich ist, oder in der orthopädischen Chirurgie, wo eine hohe Steifigkeit wichtig ist. Diese Roboter erfüllen strenge Kriterien, die in den FDA-Standards festgelegt sind, und werden in Top-Kliniken in den USA und Westeuropa installiert.