Automatische ribbenspreider: zachte methode voor chirurgie.

Physcient, een Amerikaans high-tech bedrijf, ontwikkelde een automatische ribbenspreider waardoor postoperatieve pijn van patiënten tot een minimum wordt gereduceerd en de genezing wordt versneld. maxon motoren zorgen voor een soepele beweging van de tool.

Hoewel het misschien moeilijk te geloven is, zijn enkele van de in de invasieve chirurgie toegepaste gereedschappen oorspronkelijk ontwikkeld in de jaren dertig van de vorige eeuw en sindsdien nauwelijks verbeterd. De tools volstaan meestal voor hun specifieke toepassingen, maar het bijbehorende genezingsproces duurt vaak lang. In het bijzonder geldt dit voor ingrepen in de borstkas, zoals hart- of longoperaties. Momenteel zijn er twee belangrijke methoden om de borstkas ver genoeg te openen, zodat de arts de organen in de borst kan bereiken: de thoracotomie (een operatie waarbij de borstkas wordt geopend door een snede tussen de ribben door - links of rechts) en de sternotomie (een operatie waarbij het borstbeen in de lengterichting wordt geopend, na het maken van een snede door de huid wordt het borstbeen in de lengte doormidden gezaagd). In beide gevallen spreidt de chirurg de ribben of de beide delen van het borstbeen middels een hand aangedreven schroefdraad met handkruk, de zogenoemde ‘thoracic retractor’: ribbenspreider.

Het spreiden van ribben vereist echter veel kracht. Het ontwikkelingsteam van Physcient (Durham, North Carolina) is erachter gekomen dat de kracht die nodig is om de ribben te spreiden ongeveer even groot is als het gewicht van de patiënt. De toepassing van een ribbenspreider kan botbreuken, beknelde zenuwen, uitgerekte gewrichten en gescheurde banden veroorzaken. Dit kan leiden tot een langdurig genezingsproces. Physcient heeft technologieën ontwikkeld waarmee de krachten die ontstaan door spreiding van de thorax aanzienlijk kunnen worden gereduceerd.

Chuck Pell, die samen met Hugh Crenshaw de onderneming Physcient heeft opgericht, licht toe:
”Er waren twee belangrijke problemen die we moesten oplossen. Ten eerste mocht onze ribbenspreider niet groter zijn dan de momenteel in operatiekamers gebruikte apparaten. Ten tweede moest onze spreider zeer vaak gesteriliseerd kunnen worden.”

De Assuage™ Smart Retractor™ van Physcient werd ontwikkeld met als doel: met nieuwe technologie een oud probleem oplossen, zonder de werkwijze van de chirurg te veranderen. Pell vertelt verder: ”We hebben beide biomechanica gestudeerd en proberen onze kennis over de bewegingswijze van levende wezens over te dragen op de technologie. Sinds kort houden wij ons bezig met chirurgische instrumenten, een zeer interessant gebied. Veel van de tools dien momenteel in de chirurgie gebruikte worden zijn uitgevonden nog voordat biomechanica een uitgekristalliseerde wetenschap was.” Volgens het National Heart, Lung, and Blood Institute worden jaarlijks meer dan een half miljoen hartoperaties uitgevoerd. Als daarbij nog de honderdduizend longoperaties worden opgeteld, wordt snel duidelijk hoe groot de behoefte is aan betere instrumenten. Vanwege de ouderwetse constructie van huidige ribbenspreiders en het hoge aantal uitgevoerde operaties neemt het aantal ribbreuken gestaag toe.

Crenshaw en Pell ontdekten dat er nauwelijks onderzoek werd gedaan naar de krachten die komen kijken bij de oorspronkelijke ribbenspreiders. Ze stelden een team samen om de werking ervan te meten en technologieën te ontwikkelen die beschadigingen tegen konden gaan. Botten zijn flexibel en kunnen tamelijk ver worden gebogen voordat ze breken. Afhankelijk van de snelheid waarmee de spreider zich beweegt, kunnen botbreuken worden voorkomen. Als een rib schoksgewijs wordt gebogen – zoals vaak bij een spreider met handkruk – kan deze breken. De botvezels hebben tijd nodig om langer te worden. Dankzij ingebouwde sensors in de automatische Assuage™-ribbenspreider kan eenvoudiger worden herkend wanneer de vezels instabiel worden. Deze informatie wordt teruggestuurd naar het gereedschap, zodat onmiddellijk op veranderingen in het weefsel kan worden gereageerd. Deze gesloten feedbackregelkring voor de motor moet extreem exact en absoluut betrouwbaar zijn om in medische apparaten te kunnen worden gebruikt.

maxon motoren voor geleidelijke beweging
Op basis van een maxon motor heeft Physcient zijn eerste prototype geconstrueerd. Een van de belangrijkste voorwaarden aan de motor was dat deze ook bij lage toerentallen vrij van restkoppel moest zijn. De ribbenspreider moet langzaam en schokvrij bewegen om de belasting van de patiënt tot een minimum te reduceren. De borstelloze gelijkstroommotoren worden eenvoudig door een batterij gevoed. Een ingebouwde besturing met sensorsysteem helpt om het spreiden nauwkeurig te controleren. Om de grote krachten aan te kunnen, heeft Physcient koppelsterke motoren uitgekozen. “De motoren die wij van maxon vragen moeten niet alleen de hoogste spreidkrachten ooit in de medische geschiedenis gemeten aankunnen, ze moeten ook zeer exact werken om de beschadiging van banden en zacht weefsel te minimaliseren”, legt Pell uit.

maxon motor heeft in haar brede assortiment motoren met diameters van 6 mm tot 90 mm voor de meest uiteenlopende toepassingen. Door elektronische commutering worden elektromagnetische storingen geminimaliseerd. De borstelloze gelijkstroommotoren hebben geen mechanische borstels die kunnen slijten; een lange levensduur is gegarandeerd. Bovendien wordt door hoogwaardige, voorgespannen kogellagers de levensduur van de motoren nog verder verlengd.

De Physcient Assuage™ Smart Retractor™ houdt rekening met de fysische eigenschappen van botten en weefsel. Net als bij de meeste researchprojecten op het gebied van cardiothorax-chirurgie zijn tests bij varkens uitgevoerd, omdat hun biomechanica op die van de mens lijkt. Het Physcient-team heeft een prototype geconstrueerd met twee rijen kromme metaaltanden die elk een rib omsluiten. Terwijl de ribbenspreider de ribben automatisch uit elkaar beweegt, wordt de maxon motor met behulp van de sensorsignalen zodanig geregeld dat geleidelijk openen van de ribben wordt gegarandeerd. Bij experimenten kon het spreidapparaat van Physcient weefseltrauma en pijn aanzienlijk reduceren. De ademhaling wordt eveneens vereenvoudigd en de genezing verloopt sneller.

Voor Physcient heeft bij de verbetering van medische instrumenten het welzijn van de patiënt steeds de hoogste prioriteit. De onderneming is van plan om alle operatiegereedschappen van de chirurgie te automatiseren en te verbeteren.

 © maxon motor ag

Productnavigator

Contact

maxon motor benelux bv

Josink Kolkweg 387545 PR EnschedeNederland
+31 53 744 0 744
Contact