Postoperativer Schraubendetektor

Willkommen

Herzlich Willkommen auf unserer Projektseite. Auf dieser Homepage erhalten Sie Informationen rund um das Projekt Post Operative Screw Detector.

Kurzbeschreibung

Deutsch: Titanschrauben werden bei Operationen zur Stabilisierung von Knochen oder Gewebe eingesetzt, da Titan leicht, stark und biokompatibel ist. Nach der Heilung müssen diese oft operativ entfernt werden. Der „Post Operative Screw Detector“ ist ein tragbares, kompaktes Gerät in Stiftform und dient dazu, diese Schrauben mittels Ermittlung magnetischer Verwirbelungen schnell und einfach zu lokalisieren, damit zukünftig kein Probeschnitt gesetzt werden muss und für Chirurg/innen die Arbeit effizienter gestaltet wird.

Unser Projekt wird bearbeitet und erstellt an der HTL Mössingerstraße

English: Titanium screws are used in surgery to stabilize bone or tissue because titanium is light, strong, and biocompatible. After healing, these often have to be surgically removed. The "Post Operative Screw Detector" is a portable, compact device in pen form and is used to locate these screws quickly and easily by detecting magnetic turbulence, so that no sample incision has to be made in the future and the work of surgeons is made more efficient.

Details

Hier wird das Projekt möglichst anschaulich dargestellt - mit Bildern und den entsprechenden Erklärungen.

Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung eines benutzerfreundlichen Geräts, das in der Form eines Stiftes gestaltet wird. Die Apparatur soll auf die Hand des/ der Patient/in gehalten werden und akustische, optische und haptische Signale erzeugen, wenn eine Schraube erkannt wird. Dies ermöglicht ihre präzise Lokalisierung, sodass der Schnitt zur Entfernung genau dort gesetzt werden kann, wo sich die Schraube befindet, und der Aufwand minimiert wird. Außerdem sollen die Messdaten des Sensors auf einer Weboberfläche ersichtlich sein. Damit soll erreicht werden, dass ChirurgInnen die Arbeit erleichtert und der Ablauf der Operation beschleunigt wird.

Realisierung

Es gilt, vorerst geeignete Detektionsmethoden, Materialien, verschiedene Microcontroller und Versorgungsmöglichkeiten zu analysieren und jeweils ihre Eignung abzuwägen. Die am besten geeignete Methode, eine Titanschraube zu detektieren, ist die Nutzung eines resonanten LC-Schwingkreises. Die Funktion des Geräts wird durch einen Mikrocontroller gesteuert, der mithilfe einer speziellen Ansteuerungselektronik den Betrieb einer Spule und eines Kondensators kontrolliert, um einen präzisen und stabilen Resonanzkreis zu erzeugen. Bei Annäherung an leitfähige Materialien wie Titan ändern sich die Resonanzfrequenz und die Impedanz des Schwingkreises durch die spezifischen elektromagnetischen Eigenschaften des Materials. Diese Änderungen werden erfasst und durch die Hardware analysiert, wodurch eine zuverlässige Identifikation von Titan ermöglicht wird. Sobald eine Titanschraube erkannt wird, gibt das System optische, akustische und haptische Signale aus. Außerdem soll in das moderne und kompakte Gehäuse ein Akku mit entsprechender Ladeelektronik integriert werden.

Prinzip

Detektionsmethode

Grundlagen und Methoden

Funktion des POSD

Die ausgewählte Detektionsmethode ist die Nutzung eines resonanten LC-Schwingkreises. Diese Methode basiert auf der spezifischen Resonanzfrequenz, die sich ändert, wenn ein leitfähiges Material wie Titan in die Nähe des Schwingkreises gelangt. Zur Realisierung wird durch entsprechende Hardware aus einer Gleichspannung (z. B. eines Akkus) ein Rechtecksignal erzeugt, das die Schwingung des LC-Kreises antreibt. Die Kombination aus Spule und Kondensator erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das mit leitfähigen Materialien in Wechselwirkung tritt. Diese Interaktion führt zu einer Veränderung der Resonanzfrequenz und der Impedanz des Schwingkreises, die spezifisch für das Material ist. Es soll ein entsprechendes Programm entwickelt werden, welches durch einen passenden Mikrocontroller ausgeführt wird. Eine Ansteuerungselektronik regelt und steuert die Stromzufuhr zur Spule, sodass die Resonanzfrequenz des LC-Kreises stabil gehalten und überwacht werden kann. Wenn ein leitfähiges Material wie Titan in die Nähe gelangt, verändert sich die Resonanzfrequenz. Die Ansteuerungselektronik erfasst diese Änderungen und leitet sie an den Mikrocontroller weiter, wo sie durch das Programm verarbeitet werden. Die Messdaten werden digital auf einer Weboberfläche angezeigt. Durch einen Knopfdruck wird ein Referenzwert gespeichert, der möglichst weit entfernt von der Hand gemessen werden sollte, um externe Störungen zu minimieren. Die Spule hat zu der Zeit eine bestimmte Resonanzfrequenz, die als Ausgangspunkt dient. Anschließend wird das Gerät an die Hand herangeführt, wobei sich die genannte Resonanzfrequenz durch die Interaktion mit leitfähigen Materialien ändert. Die Echtzeitfrequenz wird mit dem Referenzwert verglichen. Überschreitet die Differenz der beiden Werte einen definierten Schwellwert, identifiziert das System eine Titanschraube. Der Mikrocontroller löst daraufhin anhand des Programms die gewünschten Signale aus. Alle Elemente sollen in ein kompaktes, innovatives Gehäuse integriert werden.