Optimierung eines Kopfhaltesystems für neurochirurgische Eingriffe mit intraoperativer MRT-Bildgebung : Erweiterung der Freiheitsgrade des MRT gerechten Systems der Black Forest Medical Group im Rahmen der Produkt-Neuentwicklung

Abstract

Bei neurochirurgischen Eingriffen wird in vielen Fällen eine invasive Fixierung des Schädels verwendet. Der Einsatz eines intraoperativen MRT bietet dem Neurochirurgen die Möglichkeit den Operationsfortschritt zu überprüfen und aktuelle Bilder für die Neuronavigation verwenden zu können. Eine präzise Positionierung des Schädels während des Eingriffs und der Bildgebung erhöht die Sicherheit des Patienten und verbessert das Ergebnis. Bei der Entwicklung der nächsten Produktgeneration soll das System der Black Forest Medical Group um eine Schnittstelle erweitert werden, um die Möglichkeiten der Patientenpositionierung zu maximieren.Die vorliegende Arbeit zeigt eine methodische Entwicklung eines Konzeptes für die Umsetzung der Schnittstelle. Die Anforderungen basierend auf Kundenrückmeldungen und vorherigen Projekten bilden die Grundlagen für die Produktentwicklung. Die daraus ermittelten Ausführungsmöglichkeiten der einzelnen Funktionen bilden den Lösungsraum. Die systematische Bewertung in einem morphologischen Lasten liefert die Grundlage für eine weitere Konzeptentwicklung. Die Ergebnisse der Analyse von verschiedenen Bedienkonzepten durch 3D-gedruckte Funktionsmuster werden in der Erarbeitung von Lösungsvarianten verwendet. Das entwickelte Konzept enthält die geforderten zwei Freiheitsgrade, welche mit einer Drehbewegung einem Drehgriff bzw. einer Hülse gesperrt werden können. Die Herstellung der Verbindung des Systems erfolgt über eine Schwenkbewegung, welche durch den bestehenden Adapter durchgeführt wird. Die Sicherung der Verbindung wird durch einen federgelagerten Bolzen umgesetzt und kann über die Betätigung eines Hebels getrennt werden. Die Auslegung erfolgt auf Basis der Erfahrungen, die mit dem aktuell vermarkteten System gesammelt wurden. Kritische Merkmale wurden anhand von analytischen Berechnungen und Simulationen verifiziert. Es werden Prototypen 3D gedruckt und die Meinungen von internen Kunden eingeholt und in Optimierungsvorschlägen eingearbeitet. Das Konzept wird als Ausgangslage für die weitere Produktentwicklung verwendet.

In neurosurgical procedures, invasive fixation of the skull is used in many cases. The use of an intraoperative MRI offers the neurosurgeon the possibility to check the surgical progress and to be able to use current images for neuronavigation. Precise positioning of the skull during surgery and imaging increases patient safety and improves outcomes. As the next generation of an MRI-system is developed, an interface will be added to the Black Forest Medical system to maximize patient positioning capabilities.The thesis presents a methodical development of a concept for the implementation of the interface. Requirements from customer feedback and previous projects are elaborated and used as a basis for product development. Implementation options for the individual functions are identified and systematically evaluated in a morphological box. Different operating concepts are evaluated using 3D printed functional samples. The results are used as a starting point for the development of solution variants.The developed concept contains the required two degrees of freedom, which can be locked with a rotary movement of a screw or a sleeve. The connection of the system can be made by a pivoting movement, which can be easily performed by the existing adapter. The connection is secured by a spring-loaded bolt and can be disconnected again by operating a lever. The design is carried out by experience from previous product developments and verified by analytical calculations and simulations. A 3D-printed prototype is used to gather opinions from internal customers and incorporate them into optimization proposals. The concept is used as a starting point for further product development.