Knochenstanze profitiert von Anakonda-Prinzip und dem Schneidemechanismus nach Art des Katzen-Gebisses.
Knochenstanzen gehören zu den chirurgischen Werkzeugen und werden zum Beispiel in der Wirbelsäulenchirurgie eingesetzt. Sie dienen der Entfernung von Knochen- und Knorpelmaterial. Ein typischer Einsatzbereich ist die Entfernung von Wirbelkörper-Anteilen zur Entlastung von durch Bandscheibenvorfall verursachten oder knöchernen Einengungen des Wirbelkanals (Spinalkanalstenose), die das Rückenmark komprimieren. Dabei wird von der Knochenstanze Material Stück für Stück abgeknipst und das Knochen- oder Knorpelstück (Resektat) aus dem Körper befördert, indem der Chirurg die Knochenstanze jedes Mal aus der Operationsöffnung zieht und das Resektat über einer Kompresse abstreift. Das Knochenstück wird manuell mit einer Pinzette aus der Stanzenöffnung entfernt.
Das Gebiss der Katzen und die Anakonda-Schlange dienten als Ideengeber, um das traditionelle Instrument zu verbessern und ihm neue, zusätzliche Funktionen zu verleihen. Chirurgen könnten mit Hilfe der optimierten Knochenstanze den Kraftaufwand bei der Knochenbiopsie um 45 bis 74 Prozent reduzieren.
Das Anakonda-Prinzip
Das Gebiss der Anakonda diente als natürliches Vorbild zur Verbesserung der Handhabung und Effizienz des medizintechnischen Instruments. Die Stanze verfügt nun über einen Transportmechanismus, der das abgetrennte Gewebestück über zwei parallele Zahnschienen in eine Patrone (Reservoir/Auffangbehälter) befördert. So muss der Operateur nicht so häufig neu ansetzen, sondern kann mehrere Gewebestücke nacheinander abtrennen, was Zeit spart und so die Operationszeit verkürzt. Durch die Bewegung der einen Zahnschiene wird das Resektat über die zweite Zahnschiene innerhalb der Knochenstanze hoch geschoben. So rutscht das Resektat Stück für Stück weiter. Die Bewegung der Zahnschiene erfolgt durch die Bewegung des Handgriffs beim Abknipsen eines neuen Gewebestücks. Der Mechanismus ist mechanisch gesteuert und verändert die Handhabung des traditionellen Werkzeugs kaum. Nach dem gleichen Prinzip zieht die Anakonda ihre Beute in den Schlund.
Schneidemechanismus nach Art des Katzen-Gebiss
Auch der Mechanismus zum Abtrennen des Gewebematerials wurde verbessert. Dazu suchten die Forscher nach Stanz- und Schneidemechanismen in der Natur. Das Gebiss von Fleischfressern – genauer das Katzen-Gebiss – verhalf letztlich zu einer Lösung. Die Reißzähne dienen der Katze zum Fangen, Festhalten, Töten, Zerreißen und Zerkleinern ihrer Beute. Das sogenannte Scherengebiss der Katze verfügt über Schneidezähne, die vergleichbar einer Schere, aneinander vorbei gleiten. Dieses Prinzip wurde ebenfalls auf die Knochenstanze übertragen.
Quelle:
Bionik: Patente aus der Natur, 6. Bremer Bionik Kongress 2012 – Tagungsbeiträge, Hrsg.: Antonia B. Kesel, Doris Zehren, Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C) Hochschule Bremen, ISBN: 978-3-00-040885-4, „Was hat eine Anakonda mit einer Knochenstanze gemeinsam?“, S. 24-33