Fiber-Bragg Gitter basierte Formsensorik in der Ureterorenoskopie - Konstruktion und Test eines Ausführungskonzeptes

Zum Tracken der Spitze von Endoskopen und der Form des Instrumentenschaftes in minimal-invasiven medizinischen Eingriffen können die entsprechenden Instrumente mit Formsensoren ausgestattet werden. In der Urologie werden sogenannte Ureterorenoskope eingesetzt. Sowohl Ausführungen mit linearem Schaft aus Metall und wenig Deformationsspielraum, als auch Instrumente mit flexiblem Schaft aus Polymeren und einem maximalen Biegeradius von bis zu weniger als 20 mm sind hier im Einsatz. Die Formsensoren erfassen die Verformung der Endoskope und ermöglichen damit die Berechnung der Position und Ausrichtung der Instrumentenspitze. Die Sensor-Hauptkomponente sind Glasfasern, in welche an diskreten Stellen mehrere optische Strukturen, sogenannte Bragg Gitter, eingeschrieben sind. Die physikalischen Eigenschaften dieser Gitter ändern sich mit der lokalen Deformation der Faser und können somit als Dehnmessstreifen eingesetzt werden. Um die Deformationscharakteristik der Instrumente auf die Fasern zu übertragen, müssen die Fasern über ein flexibles Trägermaterial an die Instrumentenoberfläche oder innerhalb des Instrumentenschaftes mit dem Instrument verbunden werden. ... mehrIn diesem Artikel wird ein Konzept der Faserintegration an ein starres Ureterorenoskop hergeleitet und getestet. Dabei werden sowohl die Auswahl der verwendeten Materialien, als auch die Art der Faserfühung entlang des Instrumentes in Betracht gezogen. Das Potenzial der Methode wird schließlich evaluiert.