Endoskope: verbesserte Haltbarkeit und damit Patientensicherheit
"Zuverlässig geklebte Endoskope" – ich gebe zu, als ich diese Überschrift las, habe ich überhaupt nichts verstanden. Wohl wusste ich, was ein Endoskop ist (wörtlich: "Innenschauer" oder "Nach-innen-Blicker"), eine Art Stab oder Schlauch, durch den man ins Innere eines Körpers blicken kann und durch den man teilweise auch die Werkzeuge schleust. Warum aber "zuverlässig geklebt"?
Es sind winzige Linsen, die die Bilder liefern, weniger als zwei Millimeter groß – mehrere hintereinander geklebt, und um diese Klebung geht es.
Operiert ein chirurg mit einem Endoskop, muss er sich auf die Bilder verlassen, die es ihm zeigt. Damit es verlässliche Bilder liefert, dürfen sich Klebungen selbst unter extremen Bedingungen nicht lösen – etwa beim Sterilisieren.
Eine winzig kleine Schnittstelle in der Haut reicht aus: Durch sie schiebt der Chirurg das Endoskop bis ins Knie des Patienten. Das stabförmige Gerät zeigt dem Arzt Bilder aus dem Inneren des Gelenks und enthält die notwendigen Werkzeuge für die anstehende Meniskus-Operation. Wie jedes andere Operationsbesteck muss auch das Endoskop nach jeder OP sterilisiert werden. Dazu wird es rasch auf 134 Grad Celsius erhitzt und anschließend schnell abgekühlt. Dieses Vorgehen belastet das Material erheblich: Die Optik des Endoskops besteht aus mehreren hintereinander geklebten Linsen, die einen Durchmesser von weniger als zwei Millimetern haben. Erhitzt man die Optik, dehnen sich die Linsen unterschiedlich stark aus – es entstehen Spannungen in der Klebschicht, die mit fünf bis zehn Mikrometern dünner ist als ein menschliches Haar. Die Klebung kann sich ablösen, Blasen und Flecken sind die Folge: Sie verfälschen das Bild und irritieren den Arzt. Diese Probleme treten zum Teil bereits nach zehn Sterilisationen auf, obwohl die meisten Geräte etwa tausend Zyklen durchhalten sollten.
Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen haben aber jetzt den Klebprozess so verbessert, dass die Klebstoffschichten die Temperaturschocks ohne Schäden überstehen.
Die Forscher fanden heraus, dass sich Klebstoffe besonders gut eignen, die mit ultraviolettem Licht und danach mit Wärme gehärtet werden. "Darüber hinaus haben wir den ganzen klebtechnischen Prozess verbessert", sagt Dr. Thomas Gesang, Spezialist für Mikrokleben am IFAM. "Die Klebstoffe müssen zwei unterschiedlichen Belastungen standhalten: Zum einen inneren Spannungen, die beim Härten des Klebstoffs entstehen, zum anderen äußeren, die etwa durch den Temperaturschock beim Sterilisieren auftreten. Wir haben den Härtungssprozess der Schichten so optimiert, dass weniger innere Spannungen auftreten. So hält die Schicht stärkeren äußeren Belastungen stand." Die Optimierungsarbeiten umfassten die Abstimmung von UV- und thermischer Härtung sowie die Auswahl geeigneter Klebstoffe. Außerdem ist es bei der Härtung des Klebstoffs durch UV-Licht vorteilhaft, wenn das Licht an jedem Punkt gleich intensiv ist – nur so bleibt die Schicht homogen und spannungsarm. Der Erfolg: Endoskope, die mit der neuen Technik geklebt wurden, haben im Test bereits mehr als tausend Sterilisationen unbeschadet überstanden. Auf der Messe MEDTEC 2008 vom 11. bis 13. März in Stuttgart stellen die Forscher ihre Entwicklung vor (Halle 4, Stand 1509).
Weitere Informationen, zugleich Quelle (über idw; einige Sätze der Pressemitteilung wurden wörtlich verwendet):
http://www.fraunhofer.de/presse
Bild: Modellklebung, die durch Thermoschocks zerstört ist.
© Fraunhofer IFAM