Navigationsgerät mit Inertialmesseinheit
Kniegelenk besser ausrichten
Laut einer Statistik der »Agency for Healthcare Research and Quality« haben sich im Jahr 2009 etwa 675 000 US-Amerikaner ein künstliches Kniegelenk implantieren lassen - Tendenz stark steigend. Derzeit weisen schätzungsweise 30 Prozent aller solcher Operationen eine nicht komplett zufriedenstellende Ausrichtung der Implantate auf. Ein handtellergroßes Navigationsgerät soll das ändern.
Mit »KneeAlign 2« hat das Entwicklerteam von Orth-Align ein handtellergroßes Navigationsgerät zur genauen Positionierung von Oberschenkel- und Schienbeinknochen während der Implantation eines künstlichen Kniegelenks im Operationssaal vorgestellt. Anstelle einer kameragestützten Navigation, die beachtliche Kosten verursacht und zusätzlichen Platz benötigt, setzt das Entwicklerteam auf die Inertialmesseinheit (IMU) »iSensor« von Analog Devices.
Mit Hilfe dieser IMU kann der Operateur innerhalb von Sekunden das Rotationszentrum des Oberschenkelknochens bestimmen und somit die genauen Schnittwinkel zum Durchtrennen des Knochens berechnen. Während das Knie des Patienten einem kompletten Bewegungsablauf unterzogen wird, verlässt sich der Operateur auf die von der IMU aufgenommenen Positionierung und Dynamik, um sehr schnell die genaue Lage des zu durchtrennenden Oberschenkelknochens zu bestimmen.
Die im KneeAlign-2-System integrierte iSensor-IMU ermöglicht Messungen in sechs Freiheitsgraden. Dazu wurden drei Beschleunigungssensoren für Linearbewegungen und drei Gyroskope zur Erfassung von Drehbewegungen miteinander verbunden. Die Inertialmesseinheit kann den Bewegungen eines Instruments auch unter schwierigen Operationsbedingungen in allen Achsen genau folgen.
Das handtellergroße System bietet über eine SPI-Schnittstelle Zugang zu kalibrierten und dynamisch kompensierten Sensordaten. Sensorfilterung und Verarbeitung lassen sich digital abstimmen und an unterschiedliche Anwendungsszenarien anpassen. Durch die Verfügbarkeit präziser Iner-tialdaten über eine einfache Digitalschnittstelle konnte OrthAlign die Entwicklungszeit für dieses Produkt nach eigener Aussage um Jahre verkürzen.
Mit der einfachen Handhabbarkeit herkömmlicher Messgeräte hat KneeAlign 2 die Zulassung 510(k) der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA erhalten. Damit wurde bescheinigt, dass das System im Wesentlichen gleichwertig zu kamerabasierten und zu mit sperrigen Konsolen ausgestatteten computergestützten Operationssystemen zur Vermessung von Oberschenkel- und Schienbeinknochen ist.
Diese größeren und wesentlich teureren und komplexeren Systeme haben bei der Implantation künstlicher Kniegelenke bisher eine Positionsgenauigkeit von etwa 91 Prozent ermöglicht. Bei herkömmlichen, rein mechanischen Operationen wurden Genauigkeiten von etwa 68 Prozent erreicht.
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