Die Strahlentherapie ist eine der wichtigen Säulen in der Krebs- und Tumorbehandlung. Zum Einsatz kommen hier Multi-Leaf-Collimatoren (MLC), die grundsätzlich dazu dienen, gesundes Gewebe zu schonen. Die LAP Sued GmbH aus Mittelfranken nahe Nürnberg hat sich auf die Entwicklung dieser hochkomplexen Technik spezialisiert. Um die Sicherheit für Patienten und Material zu gewährleisten, sind in den Geräten Servobremsen von Mayr Antriebstechnik eingebaut.
„Etwas Gutes zur Krebsbehandlung beitragen, die Wahrscheinlichkeit einer positiven Behandlung erhöhen, also Hilfestellung für Medizin und Patienten geben“, das sind die Grundsätze, die Joachim Schindler, Entwicklungsingenieur bei Lap Sued GmbH, und seine Kolleginnen und Kollegen tagtäglich antreiben. Das Unternehmen entstand 2016 aus der Euromechanics medical GmbH, die im Jahr 2000 gegründet wurde, und gilt seitdem als Spezialist für die Entwicklung von Multi-Leaf-Collimatoren (MLC). Zusätzlich hat die Firma auch Produkte für die Qualitätssicherung (QA) in der Röntgendiagnostik, Strahlentherapie und im Bereich der Magnetresonanz-Tomographie (MRT) im Portfolio. „Einige unserer Produkte entstehen durch direkte Kundenaufträge, das EMM120+ (MLC) ist dagegen eine vollständige Eigenentwicklung der Lap Sued GmbH. Mechanik, Elektronik sowie Firm- und Software stammen von uns“, erklärt Joachim Schindler.
Den Tumor bestrahlen, gesundes Gewebe schützen
Dabei handelt es sich um ein Modul für einen Photonen-Linearbeschleuniger (LINAC) zur Begrenzung des Strahlenfeldes bei der Behandlung von Tumoren. „Grundsätzlich dienen MLCs dazu, gesundes Gewebe zu schonen. Zum Einsatz kommen hier daher 120 Lamellen aus Wolfram, einem dichten, schwerem Metall, um das Strahlenfeld zu begrenzen (Beam-Shaping).“ Die Lamellen, die zu zwei Paketen gruppiert sind, werden während der Behandlung bewegt, um die Form des Tumors möglichst realitätsgetreu abzubilden. „Der Tumor sieht ggf. seitlich anders aus als von oben, deshalb verfahren bzw. vermessen die Lamellen ständig neu“, beschreibt Joachim Schindler die Herausforderungen. Während der Behandlung rotiert der LINAC Arm, in dem sich das MLC-Gerät befindet, um den Patienten herum. Die Form der Lamellen muss dabei permanent angepasst werden. Um eine höhere Flexibilität zu ermöglichen, befinden sich die zwei Lamellenpakete in sogenannten Bänken, welche separat, über Kugelumlaufspindeln, verfahren können. „Die Bänke können sich in der Theorie mit einer Geschwindigkeit von 80mm/s bewegen. Aus Sicherheitsgründen wird aber während der Behandlung wesentlich langsamer verfahren“, ergänzt Joachim Schindler. Die Masse der Bänke mit den Wolframlamellen liegt in etwa bei 35 kg und wird im Betrieb über die Motorsteuerung gehalten. Aber auch bei Stromausfall ist eine entsprechende Absicherung nötig, denn während der Behandlung befindet sich das MLC-Modul oftmals über dem Patienten bzw. in Schräglage.
Sicherheit für Patienten und Material
Auf der Abtriebsseite der Kugelumlaufspindel sind daher Haltebremsen angebracht. „Eine Haltebremse muss die ca. 35 kg bei einem Stromausfall an der entsprechenden Position halten, um eine Gefährdung der Lamellen und des Patienten zu verhindern“, erläutert Joachim Schindler. „Die Herausforderung war dabei, die Schaltzeiten so kurz wie möglich zu halten und den engen Bauraum auszunutzen. Wir haben uns daher für Servobremsen von Mayr Antriebstechnik entschieden. Diese Bremslösung wurde zwischenzeitlich in den Mayr-Standard-Baukasten übernommen. Hier lief die Rückkopplung und Kommunikation über unseren Berater tadellos. Die Anpassung passt gut zu unserer Applikation.“
Standardbaukasten für Servobremsen bietet Flexibilität und Orientierung
Die Sicherheitsbremsen arbeiten nach dem Fail-Safe-Prinzip. Sie erzeugen die Bremskraft durch Druckfedern, sind im energielosen Zustand geschlossen. Die Bremsen sorgen also dafür, dass beim Ausschalten des Stroms, bei Stromausfall oder Not-Halt bewegte Lasten nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen. Mit der ROBA®-servostop® Baureihe hat Mayr Antriebstechnik Federdruckbremsen für Servomotoren entwickelt, die speziell an die hohen Anforderungen der Robotik angepasst sind – nicht nur in der Industrie, sondern eben z. B. auch für die Medizintechnik. Das Unternehmen kann dabei auf über 20 Jahre Erfahrung aus der Zusammenarbeit mit renommierten Forschungseinrichtungen zurückgreifen und hat erst kürzlich sein Portfolio überarbeitet. „Der neue Standardbaukasten, der neben klassischen auch schlanke Bauformen und Hohlwellen-Ausführungen umfasst, schafft nicht nur ein hohes Maß an Flexibilität für die verschiedenen Einbausituationen“, erklärt Bernd Kees, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik. „Sondern für Anwender bedeutet das auch einen leichten und unkomplizierten Zugang zu den Bremsen und einen schnellen Überblick über die einzelnen Lösungen auf einem attraktiven Preisniveau.“ Und Kees ergänzt: „Wir liefern auch den Zugang zu den für die Auslegung und die Auswahl notwendigen Daten wie z. B. die Definition der Bremsmomente, Schaltzeiten, Massenträgheiten, Reibarbeiten bei Notstopp, die Anzahl zulässiger Notstopps bei verschiedenen Anwendungsbedingungen oder auch Informationen zur geometrischen Anbindung. Das sorgt für gute Orientierung.“
Leistungsdicht und energieeffizient
ROBA®-servostop® Bremsen sind nicht nur sehr leicht und bauen schlank, sondern sind auch im magnetischen Aktuieren extrem schnell. Zudem überzeugen sie durch eine hohe zulässige Reibarbeit bei dynamischen Bremsungen. „Daneben sind diese Bremsen so ausgelegt, dass der Bauraum optimal ausgenutzt und möglichst viel Energie eingespart wird“, fährt Bernd Kees fort. „Ein weitaus größeres Einsparpotenzial bietet sich aber im Betrieb durch die intelligente Ansteuerung der Bremsen. Denn nur beim Einschalten wird die Bremse kurzzeitig mit einer hohen Spannung bestromt. In dieser Phase ist eine hohe Magnetkraft erforderlich, um die Ankerscheibe über den Luftspalt anzuziehen. Liegt die Ankerscheibe dann allerdings am Spulenträger an, reicht eine wesentlich kleinere Magnetkraft aus, um die Bremse offen zu halten. Deshalb kann in dieser Phase die Spannung deutlich abgesenkt werden. Das spart nicht nur Energie, sondern ist auch von Vorteil, wenn die Stromaufnahme begrenzt ist.
Quelle: www.antriebstechnik.de | antriebstechnik 2023/11 Seite 13 ff.
Simone Dauer
