Technik ist ein Prozess, eine kontinuierliche Entwicklung neuer Techniken zur Verbesserung von Produkten, damit wir ihren Nutzen durch bessere Leistung, längere Lebensdauer und geringere Kosten erhöhen können. Und noch erfreulicher ist es, wenn die Verbesserung des technischen Prozesses mehr Leben rettet. Kürzlich hatte Potomac die Gelegenheit, genau das bei einer Arbeit für die Abteilung für Neurochirurgie an der Universität von Florida [UFL] zu tun.
Hydrozephalus und Hirndrainagen
Ventrikuläre Drainagekatheter, auch Brain Drains genannt, entfernen Liquor aus den Ventrikeln bei Patienten mit Hydrocephalus, einer Krankheit, bei der überschüssige Flüssigkeit im Gehirn den intrakraniellen Druck erhöht, was zu Koma oder Tod führt, wenn es nicht schnell behandelt wird.
Nach Angaben der Hydrocephalus Association leben derzeit über 1 Million Menschen in den Vereinigten Staaten mit Hydrocephalus, und man schätzt, dass mehr als 700.000 Amerikaner eine Variante namens Normaldruckhydrocephalus haben, aber weniger als 20 % erhalten eine angemessene Diagnose. Von 1.000 Babys, die in diesem Land geboren werden, haben ein bis zwei einen Hydrozephalus, und die Krankheit ist der häufigste Grund für eine Gehirnoperation bei Kindern.
Für viele Patienten sind Shunt-Systeme zur Ableitung von Hirnflüssigkeit lebensrettend. Diese Katheter sind jedoch nicht perfekt, und 25 % von ihnen versagen entweder aufgrund von Gerinnungsproblemen oder weil Gewebe in die Katheterlöcher einwächst, die für die Ableitung der Flüssigkeit benötigt werden. Unter der Leitung der Projektbetreuer Dr. Frank Bova, Professor für Neurochirurgie, und Dr. Christopher Batich, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen, erforscht und entwickelt das Brain Drain Team an der UFL neuartige Methoden zur Verhinderung und Beseitigung von Katheterverschlüssen durch neuartige Beschichtungen, Spitzenformen und Lochgeometrien. Durch den Wegfall des Katheterwechsels bei Patienten könnten erhebliche Kosteneinsparungen erzielt und der Komfort für die Betroffenen verbessert werden.
Überarbeitung des aktuellen Designs
Samantha Solaski, Mitglied des Brain Drain Teams, erklärt, dass das Ziel des Projekts darin besteht, einen funktionsfähigen Prototyp eines Katheters zu demonstrieren, der die Bildung von Verstopfungen einschränkt und bei Bedarf mit einem Hilfsmittel entfernt werden kann. Der derzeitige Silikonkatheter hat eine Reihe von gestanzten kreisförmigen Löchern, um die Hirnflüssigkeit abzuleiten. Die Gruppe wollte kleinere Löcher und unterschiedlich geformte Löcher sowie ein neuartiges Netz miteinander verbundener Löcher testen.
Da es sich um einen kranialen Katheter handelt, ist die Größe des gesamten Katheters bereits recht gering. Der Außendurchmesser beträgt nur 3,4 mm. Um die Größe der Löcher zu verringern, musste Samantha vom Stanzen der Löcher zur Lasermikrobearbeitung übergehen. Keiner der lokalen Anbieter in Gainesville konnte jedoch die benötigte kleine Lochgröße erreichen. Durch eine Internetrecherche fand die Forscherin Potomac, die keine Probleme mit dem räumlichen Maßstab hatten.
Mike Adelstein, Präsident und CEO von Potomac, erklärt: "Wir bohren routinemäßig Löcher mit einer Größe zwischen 1 und 200 Mikrometer. Außerdem ist medizinisches Silikon für uns ein vertrautes Material. Im Gegensatz zu anderen organischen Polymeren wie Kapton weist Silikon einzigartige Eigenschaften auf, die es besonders schwer machen, es mechanisch oder mit dem Laser zu bearbeiten. Im Laufe der Jahre haben wir für diese medizinischen Materialien Laserbohrverfahren entwickelt, die hervorragende Ergebnisse liefern."
Da das Brain Drain Team verschiedene Prototyp-Designs testete, waren Lochgröße und Genauigkeit ebenfalls wichtig. Die Wiederholbarkeit der Lochabmessungen stellte sicher, dass die Entwürfe genau verglichen werden konnten.
Mit Hilfe des Fachwissens von Potomac in der Lasermikrobearbeitung verbessert das Brain Drain Team medizinische Geräte, um die Lebensqualität von Hydrocephalus-Patienten zu verbessern, und wer weiß, wohin diese technischen Prozessverbesserungen noch führen werden!
