Vorrichtung und Verfahren für ein intraoperatives Temperatur-Monitoring und die Regelung von Bohrprozessen in biologisches Hartgewebe

Einleitung / Abstract

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Medizin- und Messtechnik im Bereich intraoperative Sensorik, Instrumentierung, Chirurgie und Zerspanungstechnik. Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgestellt, welche sowohl das Aufnehmen und Untersuchen von Prozessdaten als auch den Entwurf einer Regelung für den praktischen Anwendungsfall vorsehen.

Hintergrund

Zum Stand der Technik zählen Forschungssysteme, welche den Bohrprozess und dessen Prozessparameter untersuchen.

Problemstellung

Allerdings ist das Messen der Temperatur an der Spitze eines Bohrwerkzeuges während des Bohrprozesses und die unmittelbare Rückführung in die Prozessregelung bislang nicht möglich.

Lösung

Die Erfindung umfasst eine Infrarot-Temperaturmessung durch einen kanülierten Bohrer hindurch sowie einen dazugehörigen Regelungsentwurf, der den Vorschub und die Drehzahl zur Einhaltung einer maximalen Bohrertemperatur anpassen soll. Der kanülierte Bohrer soll hierzu an der Spitze geschlossen sein und exzentrisch angetrieben werden. An der Öffnung des kanülierten Bohrers ist der Infrarotsensor so angebracht und ausgerichtet, dass er über eine Blende entlang der Achse des kanülierten Bohrers auf die Bohrspitze zeigt. Optische Komponenten in dem kanülierten Bohrer (z.B. eine Linse oder Faser) dienen der Bündelung der Infrarotstrahlung und somit der Verstärkung des Sensorsignals. Anhand eines Temperatur-Modells kann im Vergleich zu den gemessenen Temperaturen die wahre Temperatur der Bohrspitze bestimmt werden. Durch das intraoperative Monitoring der Temperatur beim Bohren in biologisches Hartgewebe können thermische Schäden an Gewebe und Nerven vermieden werden.

Vorteile

Anwendungsbereiche

Anwendungsbeispiele sind die Knochenchirurgie im Allgemeinen sowie die Kunststoffbearbeitung, die Herstellung von Leiterplatinen und das industrielle Tieflochbohren.