Horizontale Prüfung an Kathetersystemen

Katheter werden zum einen für den Transport eingebauter Mikrowerkzeuge innerhalb des Patientenkörpers verwendet. Dies ermöglicht dem Chirurgen einen minmalinvasiven Eingriff am Herz. Zum anderen erlaubt ein Katheter die Gabe von Medikamenten direkt am infizierten Bereich oder das Einsetzen von Stents, damit ein Blutgefäß offen bleibt.

Bei der Weiterentwicklung von diesen Kathetersystemen bzw. Führungsdrähten wird versucht, den Reibungskoeffizienten sowie das Losbrechmoment zu reduzieren. Die von ZwickRoell eingesetzte horizontale AllroundLine Prüfmaschine macht es möglich, die Schubkräfte in einer Simulation der Einführung eines Katheters mit sehr hoher Genauigkeit zu bestimmen. Das Reibungsverhalten des Katheters wird gemessen, indem dieser durch eine künstliche Arterie – den sogenannten „tortuous path – geschoben wird. Die Prüfung wird in horizontaler Lage durchgeführt, um die physiologische Lage des Patienten während des operativen Eingriffs zu simulieren.

Speziell für diese Anwendung hat ZwickRoell ein System entwickelt, das sowohl die Traverse der Prüfmaschine als auch einen speziellen automatisierten Probenhalter steuert. Die horizontale AllroundLine-Prüfmaschine bietet oberhalb und unterhalb der Hauptprüfachse Raum für 3D-Modelle und Medienbädern. In einer typischen Prüfung schiebt die Maschine den Katheter um eine zuvor definierte Strecke in die künstliche Aorta hinein. Anschließend wird die Probe freigegeben und die Traverse fährt zum ursprünglichen Startpunkt zurück. Der pneumatische Probenhalter schließt dann wieder, wobei die Traverse sich erneut in der Prüfrichtung bewegt. Dieser Ablauf wiederholt sich, bis der Katheter vollständig in die künstliche Arterie eingeführt ist. Mit diesem voll automatischen Prüfverfahren werden künstliche Aorten unterschiedlicher Länge problemlos geprüft. Über die Maschinen-Software können folgende Ergebnisse berechnet werden:

• Messung der Einführungskraft: Messung der Kraft, die zum Vorschieben durch die Einführschleuse gebraucht wird.
• Weitergleitkraft: Messung der zum Vorschieben des Katheters, des Führungsdrahts oder eines anderen minimalinvasiven Instruments durch die künstliche Arterie benötigten Kraft
• Schubeffizienz: Hier wird über den proximalen und distalen Kraftaufnehmer die Kraft gemessen, die an der distalen Spitze des Produkts erzeugt wird, wenn eine bekannte Kraft am proximalen Ende eingesetzt wird
• Führungsdraht-Bewegungskraft: Messung der Kraft, die dazu benötigt wird, um einen Führungsdraht durch einen Katheter, einen Führungskatheter oder ein anderes minimalinvasives Instrument vorzuschieben
• Flexibilität: Ermittlung der Gleitfähigkeit der Katheterspitze bei einer vorgegebenen Krümmung des Führungsdrahts (z. B. 90°)
• Messung der Gleitfähigkeit des Führungsdrahts und des Katheters: Vergleichstest unter Verwendung der Daten aus der Weitergleitkraftmessung zwecks Bestimmung der Auswirkungen von Beschichtungen auf die zum Vorschieben durch die künstliche Arterie benötigte Kraft

Die Ergebnisse können mit hoher Präzision berechnet werden. Der extrem steife Lastrahmen mit digitalen Steuer- und Antriebssystemen garantiert, dass die im Laufe der Prüfung gemessenen Kräfte aus der zu prüfenden Probe stammen und nicht aus der Maschine selbst. Das Steuersystem der Maschine verfügt über eine sehr hohe Auflösung. Dies ermöglicht eine Positionierung der Maschinentraverse mit einer Toleranz von weniger als 1 µm. Kräfte werden mit einer Genauigkeit von über 0,5 % bei Werten unter 0,1 mN erfasst.