Intelligentere medizinische Instrumente für die minimal-invasive Chirurgie

Katheter werden immer intelligenter und ermöglichen so schnellere und sicherere medizinische Eingriffe. Diese Fortschritte, die bereits heute für Patienten und Ärzte von Nutzen sind, dürften sich in den kommenden Jahren noch beschleunigen.

Katheter werden bei minimal-invasiven Eingriffen verwendet, bei denen der Zugang zum Behandlungsort über einen kleinen Schnitt in den Blutgefäßen erfolgt. Dadurch können hochinvasive chirurgische Eingriffe wie Operationen am offenen Herzen vermieden werden. Minimal-invasive Eingriffe nehmen in der Regel weniger Zeit in Anspruch als herkömmliche chirurgische Eingriffe und sind weitaus weniger traumatisch, da sie häufig nicht unter Vollnarkose durchgeführt werden. Sie führen zu einer deutlichen Verringerung der Schmerzen und Beschwerden der Patienten sowie der Krankenhaus- und Rehabilitationszeiten.

Ingenieure haben daran gearbeitet, die Auswirkungen von Kathetern weiter zu verringern, indem sie sie kleiner und intelligenter gemacht haben. Sie können nun Signale, Daten oder Energie von einem Ende des Katheters zum anderen senden und empfangen. Diese Innovationen könnten den Einsatz minimal-invasiver Verfahren erweitern und die Ergebnisse für zahllose zukünftige Patienten deutlich verbessern.

Die Erweiterung eines Katheters um gezielte Funktionen kann Ärzten und ihren Patienten große Vorteile bringen. Die Integration von Bildgebungssensoren in die Spitze eines Geräts könnte es dem Arzt ermöglichen, einen Eingriff in Echtzeit zu überwachen und so seine Wirksamkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Abhängigkeit von invasiveren Methoden zu verringern. Die höhere Auflösung von Ultraschallgeräten ermöglicht es Ärzten beispielsweise, Ablationsverfahren präziser zu steuern und so die Notwendigkeit von Nachbehandlungen zu reduzieren.

Katheter müssen klein und beweglich genug sein, um durch die Anatomie eines Patienten navigiert werden zu können. Die Herausforderung, Katheter intelligenter zu machen, besteht also darin, Sensoren, Kabel und Steckverbinder auf kleinstem Raum zu integrieren. Dies erfordert kreatives Engineering, um Sensoren zu bauen, die klein genug sind, um in Katheterschäfte zu passen, sowie Verbindungen und dünne Drähte, die es diesen Sensoren ermöglichen, Signale zu senden und zu empfangen. Der Intrasense Katheterdrucksensor von TE Connectivity beispielsweise ist weniger als einen Viertelmillimeter breit und einen Zehntelmillimeter dick und verfügt über vormontierte Drähte, was die Montage und den Anschluss innerhalb eines Kathetergeräts vereinfacht.

So wirkungsvoll diese Innovationen auch sein mögen, ihr Entwicklungstempo ist relativ langsam geblieben. Neue Ausrüstungen, die die Effizienz eines bestimmten Verfahrens verbessern, müssen in der Regel von den Ingenieuren von Grund auf neu entwickelt werden. Ein flexiblerer, plattformbasierter Ansatz für die Fertigung von Geräten könnte neue Möglichkeiten eröffnen, mehr Ärzten schneller bessere Geräte zur Verfügung zu stellen und damit mehr Patienten zu helfen.

Die Beschleunigung von Innovationen erfordert einen flexibleren Ansatz bei der Integration komplexer Sensoren und Elektronik. TE Connectivity hat in diesem Bereich hart gearbeitet und vielseitige Komponenten entwickelt, wie z. B. die Steckverbinderlösung VERSIO™, die Designern Platz für 208 Kontakte in einem Steckverbinder bietet, der mit bis zu 1.000 Steckzyklen für Kathetern geeignet ist. Für sich allein genommen werden diese Anstrengungen die Industrie jedoch nur bis zu diesem Punkt bringen. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Komponenten- und Geräteherstellern wird erforderlich sein, um Technologien, die komplementäre Funktionen bieten, in gemeinsamen Punktlösungen zu konsolidieren.

Beispielsweise könnte eine gut durchdachte Familie massengefertigter, anpassbarer Siliziumchips den Komponentenherstellern eine standardisierte Lösung bieten, die sie einfacher und schneller an die von Geräteherstellern und Ärzten benötigten elektronischen Geräte anpassen können.

Die Entwicklungsteams von TE arbeiten während des Entwicklungsprozesses eng mit den Ingenieuren unserer Kunden zusammen, um Anforderungen und Risiken zu klären und gemeinsam schnell Lösungen zu erarbeiten. Darüber hinaus verfügen wir über umfangreiche Prototyping- und Testmöglichkeiten, die eine schnelle Bewertung von Katheteroptionen in einem frühen Stadium des Designzyklus ermöglichen und die Optimierung beschleunigen. In dem Maße, wie flexible Plattformen robuster werden und sich die Innovationszyklen verkürzen, werden die Möglichkeiten, die sich uns bieten, immer größer.

Die Schlüssel für die Zukunft der sensorgestützten intelligenten Katheter sind Sicherheit und Kosten. Einwegkatheter erhöhen die Sicherheit, da sie keine Bedenken hinsichtlich einer Kreuzkontamination aufkommen lassen. Gleichzeitig sind sie kostengünstiger, da sie nicht mehreren Prozeduren oder einer strengen Sterilisation unterzogen werden müssen. Teurere Komponenten und wiederverwendbare Geräte sind durch den Nutzen für den Patienten, den Arzt oder die Gesamtfunktionalität eines Gerätes gerechtfertigt. Daher werden Innovationen, die zu einer deutlichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit und der Patientensicherheit führen, am ehesten zu Veränderungen führen.

Zu diesen Fortschritten könnte die drahtlose Datenübertragung über Mikroantennen gehören, die schnellere und sicherere Eingriffe ermöglichen könnten, indem Echtzeitdaten zur Information und Anleitung des Arztes bereitgestellt werden. Temperaturdaten, Informationen über den Flüssigkeitsdruck und die auf die Katheterspitze ausgeübte Kraft könnten wichtige Rückmeldungen liefern, die den Arzt während des Eingriffs leiten können. Tastschalter-Sensoren und verbesserte Bildsensoren könnten die für robotergestützte Eingriffe erforderlichen Informationen liefern, indem sie den Tastsinn nachbilden, den Ärzte heute beim Halten und Bedienen eines Geräts empfinden.

Viele sind der Meinung, dass die Sicherheit für Patienten und Ärzte durch die Möglichkeit der Fernbehandlung erhöht wird. Die Ärzte könnten unter besseren ergonomischen Bedingungen außerhalb des Röntgenfeldes um den Patienten herum arbeiten. Dank verbesserter Bildgebung könnten Ärzte sehen, was sie tun, und gleichzeitig den Einsatz von Röntgenstrahlen und Kontrastmitteln minimieren oder ganz vermeiden, was zu einer besseren Patientenerfahrung führt.

Neue Materialien wie weichere, flexiblere Polymere oder Legierungen könnten eine assistierte oder autonome Navigation ermöglichen, die die Patientensicherheit potenziell weiter erhöht und den Ärzten Zugang zu bisher schwer zugänglichen Körperregionen verschafft. Da wir an der Entwicklung flexiblerer Plattformen für diese Geräte arbeiten, werden sich diese Innovationen schneller durchsetzen und die Art und Weise, wie Ärzte und Patienten heute interventionelle Verfahren erleben, grundlegend verändern.

In nicht allzu ferner Zukunft könnten Ärzte ein Virtual-Reality- oder Augmented-Reality-Headset tragen, das ihnen einen detaillierten Blick auf die Katheterspitze ermöglicht, während sie von einer Roboterkonsole aus durch die Anatomie navigieren und Eingriffe vornehmen. Dabei werden sie von Navigations- und Prozessalgorithmen unterstützt, die Hand- und Fingerbewegungen in Aktionen von Geräten oder Werkzeugen am Behandlungsort umsetzen. Blicken wir noch weiter in die Zukunft, sehen wir eventuell eigenangetriebene oder selbstnavigierende Geräte, unterstützt durch hydraulische Bewegungssysteme und andere neue Technologien, die den Zugang verbessern und Traumata reduzieren. Diese Geräte werden wahrscheinlich ein hohes Maß an Sensorik und Steuerung erfordern – möglicherweise sogar ein gewisses Maß an Autonomie.

Wir wollen die Zukunft der Medizintechnik mitgestalten und arbeiten aktiv daran, sie durch unsere Arbeit in der Miniaturisierung von Sensoren, der Materialwissenschaft und anderen Bereichen Wirklichkeit werden zu lassen, um sicherere, effizientere und wirklich intelligente Katheter zu entwickeln.