Kompakter Leitungsschutz bei hohem Tempo am Zwei-Ebenen-Fluoroskop

Biomechanik-Forscherteam setzt auf e-ketten in innovativem Fluoroskopie-System


Das Laboratory for Movement Biomechanics (LMB) an der ETH Zürich untersucht die Kinematik und Kinetik von gesunden, rekonstruierten und ersetzten Gelenken. Zu diesem Zweck hat es ein Zwei-Ebenen-Fluoroskop entwickelt, das hochdynamische menschliche Gelenkbewegungen im 3D-Raum verfolgen und hochauflösende, biplanare Röntgenbilder mit hoher Geschwindigkeit aufnehmen kann. Um die vielen Strom- und Signalkabel an den stark beschleunigenden Bildgebungs­einheiten während der Durchleuchtung sicher zu führen, kommen zwei Typen von igus Energieketten zum Einsatz.
  • Was wurde benötigt: Energieketten zur Führung der Strom- und Signal­leitungen in der Horizontalen und Vertikalen
  • Anforderungen: geeignet für hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten, platzsparend, geringes Gewicht, lange Lebensdauer, minimaler Wartungsaufwand
  • Branche: Medizintechnik, Medizinische Geräte
  • Erfolg für den Kunden: Mit P4-Energieketten lassen sich die Leitungen in den vorhandenen Bodenkanälen platzsparend führen. Dank eingebauter Profilrollen bewegen sich die Ketten auch bei hohen Füllgewichten und Geschwindigkeiten reibungsarm und benötigen nur wenig Antriebskraft. Für die vertikale Kabelführung sorgen unsere robusten und leicht befüllbaren E4.1-Ketten. Der modulare Aufbau beider e-ketten Serien bietet Flexibilität für zukünftige Anpassungen.
Energieketten P4.1 und E4.1 im Zwei-Ebenen-Fluoroskop des LMB
Gehen, Treppensteigen, Laufen, Springen: Mit dem Zwei-Ebenen-Fluoroskop des LMB lässt sich ein Kniegelenk dreidimensional im Raum verfolgen.
Das vom LMB entwickelte bi-planare mobile Röntgensystem ist in der Lage, hochdynamische menschliche Gelenkbewegungen im 3D-Raum zu verfolgen. Durch die Verwendung von zwei sich überschneidenden Bildebenen überwindet das Gerät die Probleme von Out-of-plane-Fehlern und ermöglicht so eine genaue 3D-Registrierung von Implantat und natürlicher Skelettkinematik. Das Design, bei dem Bildverstärker und Bildquelle getrennt sind, bietet eine größere Bewegungs­freiheit, sowohl horizontal als auch vertikal.

Die neue Technologie erweitert die Grundlage für das Verständnis und die Überwachung von degenerativen Veränderungen des Bewegungsapparats und von Ergebnissen orthopädischer Behandlungen und Rehabilitationsmaßnahmen.

Problem

Das Entwicklerteam war auf der Suche nach geeigneten Energieketten, die die vielen verschiedenen Strom- und Signalkabel des Motion-Track-Systems sicher führen. Um das menschliche Knie bei dynamischen Aktivitäten genau zu verfolgen, müssen die schweren Trägerschlitten mit den Bildgebungseinheiten stark beschleunigen. Energieketten zu finden, die für solch hohe Beschleunigungen geeignet sind, war eine Herausforderung – insbesondere in Verbindung mit dem engen Bauraum. Denn die Ketten mussten kompakt genug sein, um in die im Laborboden eingelassenen 24 m langen / 1,20 m breiten / 0,15 m tiefen Kanäle zu passen.

Bedingungen für die horizontale | vertikale Achse:
Streckenlänge: 20 m | 1,5 m
Beschleunigung: ≥ 20 m/s² | ≥ 13 m/s²
Geschwindigkeit: ≥ 5,5 m/s | ≥ 2,5 m/s
Zu tragendes Gewicht pro Einheit: 500 kg | 150 kg
Zu transportierende Leitungen: 7 Strom- und 20 Signalleitungen | 4 Strom- und 14 Signalleitungen

Lösung

Das Team ließ sich von unseren e-ketten Experten in der Schweiz beraten und bekam eine Lösung, die allen Anforderungen gerecht wird: E4.56-Ketten für die Vertikalbewegung und eine Doppelkettenlösung mit P4.42-Ketten für die beiden horizontal verfahrenden Schlitten. Die Serie P4 haben wir für Anwendungen mit sehr hohen Füllgewichten und Geschwindigkeiten entwickelt. Weil die P4 mit Profilrollen ausgestattet ist, reduziert sich die Antriebskraft zum Bewegen der e-kette auf unter 25 %, zusätzlich punktet sie mit leisem, vibrationsarmem Lauf und langer Lebensdauer. Als modularer Baukasten bietet das System dem Team von LMB außerdem viel Flexibilität bei zukünftigen Anpassungen.
Die vertikal eingesetzten Ketten gehören zur E4.1-Serie, die für nahezu alle Anwendungen geeignet ist. Auch sie ist robust, geräuscharm und modular. Außerdem ist schnell zu montieren und leicht zu öffnen. Sollten Leitungen ausgetauscht oder ergänzt werden müssen, braucht es dafür keinen großen Aufwand.
Zwei-Ebenen-Fluoroskop des LMB, Detail am Knie Mit dem Fluoroskop lassen sich Schlüsselinformationen über die Kinematik und Leistung eines Kniegelenks gewinnen.
Zwei-Ebenen-Fluoroskop des LMB, Skizze Auf einer 20 Meter langen Strecke fahren die Bildgebungseinheiten mit dem Probanden mit.
Zwei-Ebenen-Fluoroskop des LMB im Aufbau Zum Führen der vielen Strom- und Signalleitungen kommen e-ketten von igus zum Einsatz.
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