3D-tekniken går in i medicinsk endoskopi

Patientvänliga, minimalt invasiva ingrepp, till exempel vid laparoskopi (laparoskopi), är otänkbara utan högupplösta avbildningsmetoder. Tvådimensionella insikter om hela kroppen i kroppen har fastställts i endoskopi i flera år. Tredimensionella bilder, som känd från biografen, var inte tillgängliga för kirurgen på länge. Det nya laparoskopisystemet "Einstein Vision" från Schölly Fiberoptic, tillsammans med högprecisionsdrivtekniken från PI (Physik Instrumente) Micos integrerade i handtaget, säkerställer en mer atraumatisk operationsrumsvärld.

Det har skett en tydlig förändring i endoskopi i flera år nu: 3D-tekniken har kommit och hjälper till att optimera laparoskopiska insatser. De livliga, detaljerade bilderna, som motsvarar en naturlig tredimensionell syn, möjliggör en bättre hand-öga-koordination, förhindrar trötthet i kirurgen och underlättar vävnadsberedningen inuti kroppen. Den moderna, högupplösta 3-D-laparoskopin, som består av mycket lysande optik, Full HD-kamera och drivtekniken integrerad i handtaget, gör ett betydande bidrag till att göra det kirurgiska ingreppet och den efterföljande läkningsprocessen skonsammare för patienten och så okomplicerad som möjligt ,

Schölly Fiberoptic GmbH med huvudkontor i Denzlingen har under senare år fokuserat på deras utvecklingsarbete inom området 3D-teknik och uppnått anmärkningsvärda resultat: Det redan beprövade i praktiken Laparoskopiesystemet "Einstein Vision" erbjuder en Full HD-kvalitet i 3D, som ger en realistisk representation av de finaste strukturerna i kroppen. Vävnader kan således separeras exakt och exakt positionering av kirurgiska nålar. I princip är det nya systemet baserat på den beprövade laparoskopitekniken, men har, till skillnad från konventionella lösningar, ett 3D-kamerahuvud och en robotarm, vilket stabiliserar kamerans rörelse.

Principen för 3D-fotografering

Den grundläggande funktionen i tredimensionell fotografering kan förklaras väl genom en analogi av naturen: Hos människor och många djur är ögonen arrangerade så att de kan se sina omgivningar från två synvinklar samtidigt. Ögonen ger således två olika bilder. Hjärnan samlar dem till en bild och "beräknar" det rumsliga visuella intrycket från avvikelserna.

I princip använder 3D-kameror samma procedur för att skapa rumsliga bilder: två bilder tas samtidigt från olika vinklar. Linserna måste vara på ett definierat avstånd, den så kallade stereobasen. I det mänskliga ögat är till exempel avståndet ungefär 6,5 cm. Kamerans "dubbla bild" smälter in i en tredimensionell bild när kirurgen - liknande biografen eller tv - bär lämpliga glasögon. Resultatet av proceduren är en stiftskarp, rumslig bild av kroppens insida, vilket gör det möjligt att använda säkrare och mer vävnadsvänliga Som vid avlägsnande av tumörer eller lymfkörtlar, i rekonstruktioner av bäckenbotten etc.

DC-motor som en allsidig talang för otaliga tillämpningar

DC-enhet förflyttar linserna

Avståndet mellan de objekt som ska registreras och linserna är varierande. För att kunna garantera en tydlig representation ändå, var kameran utrustad med en zoomfunktion. För detta ändamål förflyttas båda linserna synkront linjärt i siktriktningen. Drivkraften för den samtidiga förflyttningen av de två linserna i kamerahuvudet i laparoskopet, vilket är nödvändigt för att generera 3D-bilden, är en DC-enhet. Synkron bildhämtning på olika avstånd säkerställs med linsfästena fast anslutna till enheten. Kirurgen behöver bara använda en strömbrytare på kamerahuvudet.

Sökningen efter en lämplig enhet var inte trivial. Ett antal applikationsspecifika krav måste uppfyllas, såsom det trånga installationsutrymmet som finns tillgängligt i kamerahuvudet och den erforderliga låga startspänningen under 1 V. Trots denna lågspänning måste de relativt tunga linserna vara exakta i varje position med en relativt stor körning av 12,7 mm flyttas. Dessutom ställdes höga krav på tillförlitlighet och livslängd för medicinsk utrustning.

Små, robusta enheter med hög effektdensitet

Dessa applikationsspecifika krav uppfylldes väl tack vare en drivlösning designad av PI Micos för denna applikation. Företaget, som tillhör det Karlsruhe-baserade företaget Physik Instrumente (PI) och baserat i Eschbach nära Freiburg, är specialiserat på flexibla positioneringssystem för ett brett spektrum av applikationer och kunde också implementera en skräddarsydd lösning för att förskjuta de två linserna i 3D-laparoskopet.

Drivkraften är liten DC-motor. Den kompakta mikrodrivningen med en diameter på bara 10 mm och en längd på 42 mm inklusive växeln imponerar med sin höga effekttäthet. Den låga strömförbrukningen och en låg startspänning på mindre än 1 V är ytterligare egenskaper som förutbestämmer den för applikationen. Den lilla kraftdvärgen levererar en effekt på 0,1 W och kan utan problem flytta objekten som väger nästan 100 g dubbelriktat.

1 mm² bildsensor möjliggör världens minsta digitalkamera

 För detta ändamål är drivenheten anordnad linjärt i rörelseriktningen. Rotationsrörelsen knackas via en exakt tandning och överförs till en fin trådspindel, som sedan rör sig skjutreglaget med hållaren för de två linserna. Tack vare en speciell beläggning har glidlagret mellan gliden och styrningen låg friktion och låg motreaktion. Det sistnämnda bidrar, liksom DC-motorens högmomentstart, till att linserna kan flyttas snabbt och exakt trots lågspänning. Ett direkt svar på styrsignalerna säkerställs.

Den lilla klockarmaturmotorn med järnfri rotorspole och ädelmetallkommutering erbjuder också en låg rotortröghet och kan enkelt styras tack vare dess linjära egenskaper. Detta görs av rörelsekontrollern som är integrerad i kontrollen av laparoskopet. För att begränsa körområdet har ett ytterligare litet gränslägesbrytare integrerats i drivsystemet. Trots de trånga installationsförhållandena i kamerahuvudet i laparoskopet har det således varit möjligt att integrera en skräddarsydd och pålitlig drivlösning för målen. Läkare och patienter kommer att kunna tjäna mer och mer ofta i framtiden av de realiserbara, stiftskarpa, tredimensionella bilderna inifrån kroppen.