In starren Endoskopen wird das Bild komplett durch Linsen von der Spitze zum Kamerakopf übertragen. Dies ermöglicht eine einzigartige optische Qualität. Dank eines hermetisch dichten Aufbaus sind starre Endoskope zudem für Sterilisationsverfahren wie das Autoklavieren geeignet. Beste Voraussetzungen also für chirurgische Anwendungen. Endoskope von Olympus können komplexe Optiksysteme mit mehr als 20 Linsen enthalten – und das auf engstem Raum: Die kleinsten verbauten Optiksysteme haben einen Durchmesser von gerade einmal 0,6 Millimetern.

Um solche Systeme zu entwickeln, arbeitet ein interdisziplinäres Team aus den Bereichen Elektronik, Optik und Mechanik eng zusammen und nutzt die neuesten optischen Technologien wie etwa asphärische Linsen oder ED-Glas für die Farbkorrektur. Um das optische und mechanische Design zu entwickeln und zu überprüfen, werden modernste Labore und Simulationsumgebungen genutzt. Auf diese Weise kann Olympus bei der Miniaturisierung und der Verbesserung der Bildqualität starrer Endoskope immer wieder neue Maßstäbe setzen.

Bildqualität im Fokus: von HD zu 4K

Olympus arbeitet kontinuierlich an der optischen Qualität der erzeugten Bilder. Waren bis vor Kurzem HD-Bilder das Maß aller Dinge, bietet jetzt die 4K−Technologie eine viermal höhere Bildauflösung bei exzellentem Kontrast und damit die Möglichkeit, selbst feinste Gewebemuster und -strukturen im Körper sichtbar zu machen. ED-Glas mit besonders geringer Streuung minimiert dabei Farbfehler. Dank eines vergrößerten Öffnungswinkels sieht der Anwender außerdem einen deutlich größeren Bereich.

Video-Endoskope mit „Chip on the tip“-Technologie

Bei den hochauflösenden Video-Endoskopen (ENDOEYE) entfällt die Schnittstelle zwischen Kamerakopf und Endoskop sowie der Einsatz von klassischen Stablinsen wie bei starren Endoskopen. Stattdessen sind an der Spitze des Endoskops, auf einem Durchmesser von teilweise nur 5 mm, ein Bildsensor und eine Optik kombiniert, aufeinander abgestimmt und mechanisch so gefertigt, dass sie für Sterilisationsverfahren wie das Autoklavieren geeignet sind. Dabei kommen modernste Technologien wie flexible Leiterplatten ebenso zum Einsatz wie eine magnetische Kopplung für die Drehung des Bildsensors. Eine der jüngsten Innovationen ist eine Art Heizung an der Spitze, die das typische Beschlagen des Planglases beim Einführen in den menschlichen Körper verhindert. Fokussierfreies Bild sowie einfache Handhabung dank Plug-and-play sind weitere innovative Stichworte.

Speziallicht unterstützt die Diagnose

Bei der spektralen Bildgebung – Narrow Band Imaging (NBI) – machen sich die Entwickler die Tatsache zunutze, dass grünes und blaues Licht unterschiedlich tief ins Gewebe eindringt. Über diese Informationen lassen sich feine Strukturen und Kapillarmuster auf Schleimhautoberflächen sehr gut darstellen und Zusammenhänge erkennen, die dem normalen endoskopischen Bild nicht zu entnehmen sind.

Aufgrund der eingeschränkten Platzverhältnisse und der schwierigeren Zugangswege wird in der minimalinvasiven Chirurgie Gewebe nicht konventionell mit einem Skalpell entfernt. Stattdessen kommen sehr häufig innovative Methoden mit „Energie“ zum Einsatz, um beispielsweise in einem Arbeitsgang Gefäße zu versiegeln und direkt danach zu schneiden.

Mit Strom versiegeln und schneiden

Ein Beispiel hierfür ist die Hochfrequenz-Chirurgie als eines der Wachstumsfelder der Medizintechnik. Dabei wird hochfrequenter Wechselstrom von einem speziellen Generator genutzt, um Gewebe schonend zu entfernen oder zu koagulieren. In der Urologie und Gynäkologie beruht die Anwendung hauptsächlich auf dem Zugang durch natürliche Körperöffnungen unter Einsatz von Spülflüssigkeit. In der Laparoskopie erfolgt die Therapie maßgeblich über chirurgisch geschaffene Zugangswege und findet im Normalfall in gasförmiger Atmosphäre statt. Dies zieht unterschiedliche Anforderungen an die verwendeten Instrumente nach sich, die die Entwickler von Anfang an in ihrer Arbeit berücksichtigen müssen.

Je nach Stromführung unterscheidet man zwischen mono- und bipolarer Technik. Ein Beispiel dafür ist die bipolare PlasmaKinetics (PK) Technology, eine Weiterentwicklung der bipolaren HF-Technologie, mit optimierter Leistungsabgabe und einem kompletten Sortiment an laparoskopischen Instrumenten für verschiedene Anwendungsbereiche.

Die Vorteile verschiedener Energieformen nutzen

Eine weitere Möglichkeit, den therapeutischen Effekt von Hochfrequenztechnik zu optimieren, liegt in der Kombination mit präziser Ultraschall-Technik. Durch den simultanen Einsatz zweier Energieformen kann man die Vorteile beider nutzen: zuverlässige Gefäßversiegelung mit modernster bipolarer Hochfrequenz-Technologie, schnelles Schneiden und präzise Gewebe-Dissektion mit Ultraschall. Mit dem THUNDERBEAT-System hat Olympus dies erfolgreich umgesetzt.

Die Weiterentwicklung der Hochfrequenz-Generatoren und -Instrumente sind elementarer Bestandteil der Forschung und Entwicklung bei Olympus, um die Energieabgabe noch besser an das jeweilige Gewebe anzupassen und auf diese Weise eine möglichst effektive und schonende Therapie zu ermöglichen. Je nach Anwendungsgebiet kommen dabei unterschiedliche Kernkompetenzen wie mono- und bipolare Anwendungen, Simulation von Flüssigkeitsströmungen, Mikromechanik und Materialwissenschaft zum Einsatz.

Chirurgische Instrumente müssen nach Operationen sicher und effizient für den nächsten Einsatz bereit sein – gereinigt und sterilisiert. Schließlich hängt davon die Sicherheit von Patient und Anwender ab. Alle starren Endoskope und viele weitere Medizinprodukte von Olympus sind deshalb autoklavierbar und mit den weltweit gängigen Aufbereitungsverfahren kompatibel.

Für flexible Endoskope hat Olympus Surgical Technologies Europe zusammen mit langjährigen Kooperationspartnern bereits vor fast 30 Jahren spezielle Geräte zur sicheren sowie effektiven Reinigung und Desinfektion entwickelt, die auch Endo-Thermo-Desinfector (ETD) genannt werden. Die ETD ist ein gutes Beispiel für die Innovationskraft von Olympus: Das bei seiner Einführung neuartige System wurde immer weiter verbessert und gezielt auf die Bedürfnisse der Anwender ausgerichtet. Heute ist die ETD gespickt mit Komponenten, die einerseits die Anwendung erleichtern und gleichzeitig ein Höchstmaß an Prozesssicherheit und Traceability, also Rückverfolgbarkeit, bieten, zum Beispiel:

• Per Radio-Frequenz-Identifikation (RFID) wird jedes Endoskop automatisch erkannt und kann im Nachhinein einem Anwender und einem Aufbereitungsprozess zugeordnet werden. In der Prozessdokumentation werden zusätzlich noch die kritischen Parameter wie Spüldruck, Temperatur und Dosierung von Reinigungs- und Desinfektionschemie vermerkt.
• Ein Dichtigkeitstester überprüft während des Aufbereitungsprozesses die Dichtigkeit des Endoskops.
• Eine Flusskontrolle überprüft, ob durch alle Innenkanäle des Endoskops genügend Reinigungs- und Desinfektionslösung fließt.
• Je nachdem, ob die Endoskope direkt wiederverwendet oder beispielsweise im Trockenschrank gelagert werden, kann der Anwender zwischen verschiedenen Verfahren wählen, um die Endoskop-Innenkanäle zu trocknen

Sicherheit und Ergonomie im Fokus

Bei allen Weiterentwicklungen der ETD sind Patientensicherheit und Anwenderfreundlichkeit zentrale Leitgedanken. Dafür steht auch die ETD Double als Durchreichmaschine. Der Einbau in eine Gebäudewand ermöglicht, das Handling benutzter und gereinigter Instrumente komplett räumlich zu trennen. Ein deutlicher Zugewinn für die Hygienesicherheit im laufenden Krankenhausbetrieb. Außerdem profitieren die Nutzer von der hohen Kapazität und den kurzen Zykluszeiten des Systems – bei gleichzeitig optimiertem Aufbereitungsprozess.

Die Aufbereitung wird auch zukünftig ein zentrales Thema in der Forschung und Entwicklung bei Olympus sein. Dabei kommt es darauf an, Kernkompetenzen in der Hygiene und Fluidik (Strömungslehre) miteinander zu verbinden. Ob es der Trend weg von manuellen hin zu automatisierten Gesamtaufbereitungsprozessen ist oder die stetig optimierte Reinigungs- und Desinfektionsleistung der Programme sowie der verwendeten Chemie – in Zeiten von SARS, multiresistenten Keimen und anderen Infektionen gewinnt die sichere Aufbereitung weiterhin an Bedeutung. Dabei gilt es nicht nur, alle pathogenen Keime, Viren und Sporen sicher zu beseitigen. Gleichzeitig müssen die Prozesse auch kompatibel, verträglich und anwendungsfreundlich sein – für Maschine und Endoskop ebenso wie für Patient und Anwender.

Die Zukunft im Operationssaal liegt nicht allein in den Möglichkeiten der Instrumente, sondern auch in deren intelligenter Vernetzung. Deshalb ist auch das ein wichtiges Thema der Forschung und Entwicklung bei Olympus. Mit der ENDOALPHA-Systemintegration wurde eine visionäre Steuerungs-, Kommunikations- und Dokumentationszentrale geschaffen, die alle notwendigen medizinischen Geräte und Peripheriesysteme im OP zentral steuert und in das IT-Netzwerk des Krankenhauses integriert. Von Touch-Screens aus lassen sich unter anderem endoskopische Geräte, OP-Tische, Leuchten sowie Kamera- und Videosysteme zentral einstellen und kontrollieren.

Übergreifend ist in diesem Projekt auch die internationale Zusammenarbeit. Das ENDOALPHA-System wurde gemeinsam mit den Kollegen in Japan entwickelt, Olympus Surgical Technologies Europe verantwortet schwerpunktmäßig das Videomanagement. Dieses Modul ermöglicht den direkten Austausch von Bild- und Videodaten. So lassen sich beispielsweise Videos und Standbilder von verschiedenen Quellen – etwa vom Endoskop oder einer OP-Kamera aufzeichnen oder flexibel auf Monitoren anzeigen. Außerdem ist es möglich, während der OP Zweitmeinungen einzuholen. Live-Schaltungen zu Experten, in Hörsälen oder auf Kongressen sind durch die integrierte Audio- und Videotechnik ebenso problemlos und in höchster Qualität möglich.

Ein Hauptaugenmerk bei allen Weiterentwicklungen der Systemintegration gilt der Usability, also der einfachen und fehlerfreien Handhabung. Ein Beispiel dafür ist das innovative Bedienkonzept SmartGuide: Diese intuitive Touch-Screen-Navigation führt mit maximal zwei Klicks zum Ziel. Die Scene-Selection als weitere innovative Funktion leitet das OP-Team durch verschiedene vordefinierte Operationsphasen. Beides trägt zu vereinfachten, standardisierten Prozessen bei – und damit zu Sicherheit und Qualität. Solche Innovationen leben nicht nur von der Technologie, sondern auch von der genauen Kenntnis von Arbeitsabläufen und IT-Infrastruktur im Krankenhaus. Nur so entstehen Produkte und Lösungen, die den Kunden wirklichen Nutzen bringen.