Table Of ContentSpringer Reference Technik
Rüdiger Kramme Hrsg.
Medizintechnik
Verfahren – Systeme – Informations verarbeitung
5. Auflage
Springer Reference Technik
€
Rudiger Kramme
Herausgeber
Medizintechnik
– –
Verfahren Systeme
Informationsverarbeitung
€
5., vollständig uberarbeitete und erweiterte Auflage
mit683Abbildungenund101Tabellen
Herausgeber
R€udigerKramme
Titisee-Neustadt
Deutschland
ISBN978-3-662-48770-9 ISBN978-3-662-48771-6(eBook)
ISBN978-3-662-48769-3(Bundle)
DOI10.1007/978-3-662-48771-6
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Springer
#Springer-VerlagGmbHDeutschland1997,2002,2007,2011,2017
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WasLernenangeht,soistnichtsergiebiger,alssichsolchenanzuschließen,die
bereits gelernt haben.
Hs€un-Tzu, Hs€un-Tse, Sun-Tse, Xunzi (Meister Xun), chin. Philosoph um
ca. 300 v. Chr. bis ca. 230 v. Chr.
Anstelle eines Geleitwortes
Anstelle eines Geleitwortes möchte ich, werte Leserin und werter Leser, zwei europäische
Pioniere, die sich um die Entwicklung der Technik in der Medizin verdient gemacht haben,
vorstellenundzuWortekommenlassen:HerrnDr.rer.nat.ChristianBuess,nddMedizintechnik
AG,Z€urich,WegbereiterderUltraschall-SpirometrieundHerrnDipl.-Ing.Arch.M.S.Friedrich
KarlBorck,bbeArchitekten,Berlin,dessenSpezialgebietseitEndeder50er-Jahrebisheutedie
KrankenhausplanungsowiediePlanungdertechnischenAusr€ustungist.
Dr. Christian Buess Ich begann das Studium der Elektrotechnik an der Eidgenössischen
Technischen Hochschule (ETH) in Z€urich im Jahr 1979. Elektrotechnik faszinierte mich, da in
diesem Fachgebiet Mathematik und praxisorientierte Anwendung derselben zusammenfinden.
Am Ende des Studiums €ubernahm ich am Institut f€ur Elektronik unter der Leitung von Prof.
W.Guggenb€uhleinProjekt,beiwelchemmittelsUltraschall-LaufzeitmessungdieStrömungvon
Atemgasengemessenwerdensollte.Ichdachtedamals,dassichdiesesProjektinnerhalbvondrei
Monatenabschließenwerde.
VierJahrespäterpromovierteichzudiesemThema;dreißigJahrespäterbeschäftigeichmich
nochimmermitderAnwendungdieserTechnologie,undichbereueeskeinenAugenblick.
AmInstitutderETHZ€uricharbeiteteichaneinemAußenseiterprojekt,dasaberinternatio-
nalaufregesInteresse stieß.SohabeichmitdervonmirweiterentwickeltenTechnologieam
Max-Planck-Institut f€ur experimentelle Medizin in Göttingen bei Prof. Piiper die Atemströ-
mung und den Gasaustausch von hechelnden Hunden gemessen, und in der europäischen
SpacelabMissionwurdemeinStrömungsmesserverwendet,umdieAtmungvonAstronauten
unterSchwerelosigkeitzuuntersuchen.
Publikationen aus diesen Projekten brachten mich schließlich in Kontakt mit Prof.
K. Harnoncourt, damals Leiter der Inneren Medizin des Landeskrankenhauses Graz, welcher
inderUltraschall-FlowmesstechnikeineidealeMöglichkeitsah,dieLungenfunktionsdiagnos-
tikstarkzuverbessern.IdealeHygieneeigenschaftenkombiniertmiteinergroßenGenauigkeit
und der zusätzlichen Möglichkeit, die Molmasse der Atmung zu erfassen, €uberzeugten ihn,
zusammenmitmireineFirmazugr€unden.
Selbstbestimmt arbeiten zu können war f€ur mich schon immer wichtig, eine Firma mit-
zugr€unden stand nicht im Vordergrund, war aber eine Gelegenheit, welche ich ohne Zögern
ergriff.NachanfänglichenStartschwierigkeiten,welcheimWesentlichendarinbestanden,dass
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viii AnstelleeinesGeleitwortes
wir als junge Firma zu komplexe Produkte angeboten hatten, entschieden wir uns, die neue
Technologie in der einfachsten Form auf den Markt zu bringen, nämlich als einfaches, bat-
teriebetriebenesSpirometerf€urdiebreiteAnwendunginderAllgemeinmedizin.Wirentschlos-
sen uns außerdem, dieses Spirometer nicht primär in Europa, sondern mit Fokus auf den
Vertrieb in den USA zu entwickeln. Wir konnten das Team des damaligen US-Marktf€uhrers
f€ur unsere Sache begeistern – dieses Team bildet noch heute den Kern unserer US-
Tochtergesellschaft. Auf der technologischen Seite investierten wir in die Entwicklung eines
mixed-Signal ASICs, um Bauform und Energieverbrauch des Ultraschall-Flowsensors zu
minimieren.DasersteSpirometermitdervonmirentwickeltenMesstechnikwurde2001von
der FDA zugelassen. Durch stetige Verbesserung in allen Bereichen gelang uns der Wandel
vom kleinen Startup zum Marktf€uhrer bei Spirometern f€ur die einfache Lungenfunktions-
diagnostik.
R€uckblickend ist es interessant zu sehen, dass auch bei großen Schwierigkeiten nie das
ganzeTeamdenGlaubenandenErfolgverlorenhat.DurchhartnäckigenEinsatzkonntenwir
wichtige Klippen in der Entwicklung des Unternehmens meistern. Durch Ehrlichkeit und
Glaubw€urdigkeitgelangesunsimmerwieder,wichtigeProjektezurealisieren;sowurdeunser
Spirometer beispielsweise in einer weltweiten WHO-Studie eingesetzt, und unsere Geräte
werden vermehrt auch f€ur pharmakologische Studien verwendet. An diesen und ähnlichen
Projekten konnten wir wachsen, und unsere neue Technologie konnte ihre Vorteile demonst-
rieren.
DerAufbauunsererFirmazeigt,dasskleineeuropäischeUnternehmeninNischenmärkten
auchheuteerfolgreichseinkönnen,undichglaube,dassProjektewiediesesebenfallsdemons-
trieren, dass bei entsprechendem Einsatz aus unscheinbaren Projekten an einer Hochschule
Arbeitsplätzegeschaffenwerdenkönnen.
Dipl.-Ing. Friedrich Karl Borck Als Spross einer neumärkischen Handwerkerfamilie hatte
ich–imGegensatzzurfamiliärenTradition–großesInteresse,nachmeinemAbiturdasFach
Medizin zu studieren. Zur Einstimmung aufdas naturwissenschaftliche Studium hatte ich die
Möglichkeit, ein Praktikum im Chemischen Institut der Universität Rostock zu absolvieren.
WomitmeineFamilieundichnichtgerechnethatten,wardieTatsache,dassmeineBewerbung
f€ur den Studienplatz Humanmedizin abgelehnt wurde, was mir jedoch aufgrund fehlender
Konformität zuderdamaligen sozialistischen Politik imOsten Deutschlandsverwehrtwurde.
DaswarderAnlassf€urmich,indenWesten€uberzusiedeln,genauernachWest-Berlin,umeine
akademischeAusbildungzuerlangen.DiesewurdemiranderTechnischenUniversitätBerlin,
im Fach Architektur, geboten. Bei dem damaligen renommierten Professor Peter Poelzig
schlossichmeinStudium1961alsDiplom-Ingenieurab.
Motiviert und voller Tatendrang €ubernahm ich bei dem Architekten Willy Kreuer, Berlin,
meinerstesanspruchsvollesProjekt:PlanungvonNeubautenf€urdasChemischeundPhysika-
lische Institut der Universität Köln. Die gesammelten Eindr€ucke und Erfahrungen vertieften
mein Interesse an der Architektur, sodass ich die Chance, die ein Fulbright- und Boese-
AnstelleeinesGeleitwortes ix
Stipendiumf€ureinAuslandsstudiumindenUSAbot,gerneannahm.NacheinemPostgraduier-
tenStudiumanderColumbiaUniversityinNewYork1962/1963,dasichmitdemMasterof
Science erfolgreich abschloss, wurde ich Mitarbeiter in dem angesehenen Architekturb€uro
Rogers and Butler in New York, das sich als eines der ersten B€uros €uberregional auf den
amerikanischenKrankenhausbauspezialisierthatte.AlsjungerArchitektwardasf€urmichein
Initialerlebnis,dasmeineweitereberuflicheEntwicklungstarkgeprägthat.
Zur€uckinBerlinkonnteichalsProjektleiterf€urdasUrban-Krankenhausmeineneuerwor-
benen Erkenntnisse auf dem Gebiet Krankenhausbau erstmals einsetzen. Mit dem Thema
Intensivmedizinkonnte ichmichfr€uhzeitigauseinandersetzen und arbeitete mit Peter Poelzig
anVorträgenf€urdieseAufgabe.NachdemichnunmitpraktischemundtheoretischemWissen
einsolidesFundamenthatte,erf€ullteichmirdenlanggehegtenWunsch:eineigenesArchitek-
turb€uro. Mit meinen Partnern Boye und Schaefer gr€undeten wir das B€uro bbs-Architekten in
BerlinmitderAusrichtungKrankenhaus-undInstitutsbau.
Als erstes Projekt habenwir den Neubau desPharmakologischen Forschungszentrums der
ScheringAGBerlingeplantundausgef€uhrt.WeiterekleinereundgrößereProjektefolgten,wie
beispielsweise die Grundsanierung und Neubauten des Städtischen Krankenhauses Berlin-
Tempelhof,TeilsanierungdesStädtischenKrankenhausesBerlin-Lichtenberg,Grundsanierung
und Neubau der Inneren Medizin der Charité in Berlin-Mitte, Umnutzung und Neubau des
Institutsf€urKlimafolgenforschung,Potsdam,oderTeilsanierungundNeubauimBundeswehr-
krankenhausBerlin-Mitte.
MeinAnsinnenistesbisheute,KrankenhäuserundinternebaulicheStrukturenf€urPatienten
undKrankenhauspersonalmitangenehmerAtmosphäreundeffizientenräumlichenArbeitsbe-
dingungen zu gestalten, sodass diese sich auf den Gesundungsprozess positiv auswirken.
Dieses Anliegen habe ich auch als Preisrichter bei Wettbewerben in Berlin, Dresden und
LeipzigimmerimFokusmeinerEntscheidungengehabt.
Zur€uckblickend stelle ich fest, dass mein interessanter beruflicher Werdegang mit den
jeweiligen Entwicklungsschritten genau das Richtige f€ur mich und meine Familie war. Die
Entscheidung,einAuslandsstudiummitanschließenderpraktischerausländischerBerufserfah-
rung aufzunehmen, war f€ur mich ein beruflicher Erfolgsgarant, da die Entwicklung des
deutschen Krankenhausbaus erst in den zaghaften Anfängen stand. Der amerikanische Kran-
kenhausbauwar imGegensatzzum europäischen zum damaligen Zeitpunktweitfortgeschrit-
ten. Was wie eine sorgfältige Umsetzung urspr€unglicher Berufsw€unsche, verkn€upft durch die
Architektur, gesehen werden kann, ist eine spezifische Auswahl aus der €uber 50-jährigen
Berufstätigkeit,diesichimÜbrigendurcheinenintensivenNutzerkontaktwährenddesgesam-
ten Planungsprozesses auszeichnete. Darum habe ich auch keine Scheu, den k€unstlerischen
BerufdesArchitektenauchalsDienstleistungzusehen.LetztendlichhatteichdieGelegenheit,
dieZukunftdesdeutschenKrankenhausesalsArchitektmitzugestalten.
Vorwort zur 5. Auflage
Seit der ersten Auflagedieses Buches vor20 Jahren freuen sich die Autoren und der Heraus-
geberaufdenungebrochenenregenZuspruchunddienachwievorbestehendeAkzeptanzder
Leserschaft. In dieser Zeit hat sich die Medizintechnik aufgrund ihrer Dynamik stetig und
nachhaltigweiterentwickelt.WieindenvorhergehendenEditionensindwirindervorliegenden
f€unften Auflage der Konzeption und Zielsetzung treu geblieben, die praxisrelevantes Wissen
undZusammenhängevermitteltsowiedermedizintechnischenEntwicklungRechnungträgt.
Die Medizintechnik ist ein interdisziplinäres Fachgebiet zwischen Tradition und Zukunft,
das sich zwischenzeitlich zu einem bedeutsamen Wirtschaftsfaktor in Deutschland entwickelt
hat. Durch die enorme Ausweitung der Technik in der Medizin und die Verkn€upfung mit
anderen Fachdisziplinen wie beispielsweise der Informatik, Mikroelektronik, Optik u. a., hat
die Medizintechnik einen dominanten Stellenwert in der Medizin erobert, den sie sukzessive
ausbaut.
IndervorliegendenNeuauflagewurdedasThemenspektrumaktualisiertunderweitert.Neu
hinzugekommenistdieSektionLaboratorieninderMedizin.NebenderbewährtenGliederung
ineinenallgemeinenundspeziellenTeil,bieteteinumfangreicherAnhangpraktischesHinter-
grundwissen anhand zahlreicher Tabellen, Norm- und Anhaltswerten. Ein fach€ubergreifender
historischer Abriss der Medizintechnik und ein ausf€uhrliches Sachverzeichnis runden das
Buchab.
Allen Autoren, die den Erfolg dieses Werkes durch ihre qualitativ hochwertigen und dem
aktuellen Stand der Technik entsprechenden Beiträge ermöglicht haben, danke ich f€ur ihre
engagierte und kompetente Mitarbeit. Besonderer Dank geb€uhrt meiner Frau f€ur ihr Engage-
ment,ihreUnterst€utzungundihreGeduld.
F€urdieverlegerischeRealisierungdesBuchesgiltmeinDankdemSpringer-VerlagHeidel-
berg sowie f€ur die stets angenehme und vertrauensvolle Zusammenarbeit insbesondere mit
Herrn Hinrich K€uster (senior editor), Frau Kerstin Barton (Projektmanagement), Frau Sonja
Hinte(Lektorat)undallenanderen,diezumGelingendieserAuflagebeigetragenhaben.
Titisee,imSommer2016 R€udigerKramme
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Vorwort zur 1. Auflage
DieEntwicklungzahlreichermedizintechnischerGeräteundEinrichtungenwährendderletzten
20 Jahre ist vergleichbar mit der Entwicklung des Flugzeugs vom Doppeldecker zum vier-
strahligen D€usenjet. Medizin und Technik stehen in einer dynamischen Wechselbeziehung
zueinander. Medizinische Fragen fordern mehr und mehr technische Antworten. Neue Mög-
lichkeiten der Technik beeinflussen die moderne Heilkunde. Sie erweitern das diagnostische
undtherapeutischePotentialmitdemZiel,präziseInformationen€uberdenGesundheitszustand
des Patienten zu liefern, die Lebensqualität der Kranken zu verbessern und die Verlängerung
desLebens,nichtetwadesSterbens,zuermöglichen.SosehrauchdieBedeutungderTechnik
in der Medizin als Werkzeug f€ur den Anwender wächst, bleibt dennoch die Kontinuität der
Betreuung durch den Arzt und das Pflegepersonal von vorrangiger Bedeutung. Denn die
spezifisch menschlichen Fähigkeiten und Eigenschaften kann – gerade in der Medizin – eine
Maschineniemalsersetzen.ZieldiesesBuchesistes,Neueszuvermitteln,bereitsBekanntesin
Erinnerung zu rufen sowie Informationen aus den verschiedenen Bereichen der heutigen
Medizintechnik bereitzustellen. Zunehmend werden Beschäftigte im Gesundheitswesen mit
medizinischen Geräten konfrontiert, ohne ausreichendes Informationsmaterial zur Verf€ugung
zu haben. Während der ärztlichen oder pflegerischen Ausbildung, selbst in der Ausbildung
angehender Ingenieure und Techniker f€ur das Gesundheitswesen, wird die Medizintechnik
vernachlässigt oder nur marginal behandelt. Diesem Defizit will das vorliegende Buch be-
gegnen.
Der–gemessenanderF€ulledeszurVerf€ugungstehendenMaterials–knappePlatzzwingt
zurKonzentration. Indermedizinischen Technik bleibtVieleserklärungsbed€urftig – auchf€ur
Fachleute, die außerhalb ihres Spezialgebietes Laien sind. Die an der Praxis der Anwender
orientierten, aktuellen Beiträge sind f€ur technische Laien leicht verständlich geschrieben.
MedizintechnischeFachbegriffeundZusammenhangewerdenerklärtundsomitdasVerständ-
nisf€urdieaktuelleMedizintechnikgefordertundvertieft.
Nutzen Sie dieses Buch als Nachschlagewerk, Ratgeber oder Arbeitsbuch. Neben einem
allgemeinen Teil, in dem die Rahmenbedingungen der Medizintechnik dargestellt werden,
behandelt der zweite, spezielle Teil Geräte der Funktionsdiagnostik, Bildgebende Systeme,
Therapiegeräte und Patienten€uberwachungssysteme. Zahlreiche Tabellen, Übersichten und
Abbildungen erleichtern das Verständnis. Dar€uber hinaus werden zwei Spezialthemen (Bio-
werkstoff Kunststoff und Operationstischsysteme) sowie Beiträge €uber Kommunikation und
Informationsverarbeitungssysteme in der Medizin angeboten. Ein schneller Zugriff zu den
einzelnen Themen wird durch ein €ubersichtliches und gut strukturiertes Sachwortregister
gewährt. Dar€uber hinaus wird im Anhang praktisches Hintergrundwissen anhand zahlreicher
systematisierter Tabellen, Norm- und Anhaltswerte geboten. Ein Glossar zur Computer- und
KommunikationstechnikstehtebenfallszurVerf€ugung.
Ohne die engagierte und kompetente Mitarbeit der Autoren wäre das vorliegende Buch in
dieserFormnichtzurealisierengewesen;deshalbgiltmeinbesondererDankallen,diedirekt
undindirektdurchihrenEinsatzdiesesBuchermöglichthaben.
Kirchhofen,imSeptember1996 R€udigerKramme
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