Design für OP-Bildgebung

Kabel für den Durchblick

31. Januar 2023, 16:48 Uhr | von Marc Gerlatzek, SAB Bröckses
Kabel sind ein häufg unterschätzter Performance-Faktor - egal, ob für die 3D- und 4K-Visualisierung, filigranste Steuerungen oder Augmented Realtity.
© Pixabay

Im Operationssaal garantieren hochauflösende Bilder erfolgreiche Eingriffe. Digitale Mikroskope, Kameras und Chirurgie-Roboter brauchen unterbrechungsfrei übertragene, brillante und rauschfreie Signale. Beim Design von Übertragungskabeln für die Bildgebung warten jedoch viele »Hidden Needs«.

Hochpräzise Chirurgieroboter, deren Funk­tionalität und feinste Bewegungen von hochgenauen Steuerungssignalen abhängen, basieren auf einer einwandfreien Bildübertragung ohne Qualitätsverlust oder Latenz. Dazu benötigen die OP-Robotik-Systeme zusätzlich eine hohe Manövrierfähigkeit, integrierte Aufzeichnungskomponenten sowie eingebaute Lichtmanagement- und Mitbetrachtungssysteme – was die Anforderung an die Verbindungen erhöht.

Die Kabel bewegen sich in der Regel auf einem Kombinationsniveau, das verschiedene Signalübertragungen wie zum Beispiel USB und Ethernet auf möglichst kleinem Raum flexibel vereinen soll. »Eine solche Umsetzung erfordert ein hohes Maß an Know-how und stellt unsere Ingenieure oft vor Herausforderungen«, sagt Marc Gerlatzek aus dem Bereich Medizintechnik beim Kabelexperten SAB Bröckskes. »Aber alleine mit den beherrschten und präzisen Prozessen einer Kabelkonzeption ist die Arbeit für uns nicht getan. Erfolgreich wird ein solches Kabel erst dann, wenn der Einsatz ganzheitlich betrachtet wird.«

Hohe Einflüsse auf das Ergebnis im OP-Saal verstecken sich oft als »Hidden Needs« in der kompletten Peripherie des bildgebenden Systems. Eine besondere Berücksichtigung brauchen der Geräteanschluss über eine Deckenversorgung oder einen Knickarm, der sich in allen Achsen bewegen soll der Einsatz computerassistierter Robotik die vorgesehenen Steckverbinder und Anschlussgeometrien erwartete elektrische Störeinflüsse im integrierten Operationssaal.

Hochpräzise Fertigungsprozesse

Auch Asymmetrien im Kabel führen schnell zu Störungen durch Laufzeitunterschiede und Signalabstrahlungen, große Prozess­toleranzen zu Fehlanpassungen und Reflexionen. Als Folge daraus könnte es zu Übertragungsverlusten, Verzerrungen des Signals, Laufzeit- und Datenfehlern und schlussendlich zu einer verminderten Bildqualität kommen.

Einen erheblichen Einfluss auf die Übertragungseigenschaften der OP-Kabel
haben die Präzision der Fertigungsprozesse und die Auswahl der Impedanz-relevanten Materialien. Wichtig bei der Auswahl des Kabellieferanten für medizinische Bildgebungssysteme ist ein gezieltes Signal-Integrity-Engineering und dessen Abgleich mit dokumentierten Erfahrungswerten aus einer Vielzahl von Messungen. So können homogene Übertragungswerte auf der gesamten Leitungslänge sicher-gestellt werden.
Längenabhängige Faktoren wie Spannungsabfall oder Dämpfung limitieren
die Kabelauswahl. Leitungsquerschnitte für eine erhöhte Leistungsübertragung müssen im Anforderungsprofil genauso beachtet werden wie tolerierte Außendurchmesser. Dazu müssen in der Systementwicklung auch die geometrischen Abmessungen von Kameragehäusen und Anschlusstechnik im Gerät berücksichtigt werden. Kommen Zulassungsforderungen wie durch UL-Behörden dazu, rücken neben speziellen Wandstärken für die Kabelisolationen unter Umständen auch die Brandeigenschaften in den Fokus. Allerdings können diese materialspezifischen Parameter sowohl Einfluss auf die Flexibilität als auch auf den Übertragungscharakter nehmen.

Ganzheitliche Betrachtung für Med-Kabel

Die Sachkenntnis zu den einzelnen medizinischen Einsatzmöglichkeiten und Rahmenbedingungen erfordert von Kabel­herstellern eine hohe Wissenstiefe. Die Königsdisziplin ist dann das Vereinen aller offenen und versteckten Anforderungen unter einem Kabelmantel bis hin zur fertigen Konfektion.  

Um kundenspezifische Modifikation dennoch zu ermöglichen, setzen Kabelspezialisten wie SAB Bröckskes auf engen Kundenkontakt. Da in Viersen alle Leitungsfertigungen ausschließlich auf Serienanlagen erfolgen, ist jeder Prototyp zugleich ein Serienprodukt, das sich zur Vorstellung bei den Benannten Stellen eignet. An diesen Leitungsfertigungen, die bereits ab 100 Meter möglich sind, lassen sich unter realen Bedingungen Messungen sowohl an der Meterware als auch an der Konfektion durchführen. Der anschließende Erkenntnisaustausch und – bei Bedarf – die anschließende praktische Umsetzung in Konstruktionsmerkmale sind elementar wichtig für einen kontinuierlich erfolgreichen Einsatz im Operationssaal. (uh)

 

Der Kabelhersteller
SAB Bröckskes ist einer der weltweit führenden Hersteller von Kabeln und Leitungen, Kabelkonfektionen und Temperaturmesstechnik. Mehr als 70 Jahre Erfahrung in
der Kabel- und Leitungsfertigung sowie in der Temperaturmess- und Regeltechnik haben aus einem Ein-Mann-Betrieb ein Unternehmen mit 500 Mitarbeitern gemacht. Die Stärken liegen nicht nur in der Herstellung von Standardkabeln und -Leitungen, sondern auch in der Konstruktion von Sonderartikeln. Pro Jahr fertigt SAB mehr als 1500 Spezialkabel auf Kundenwunsch. www.sab-kabel.de

 

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