Eigene Entscheidungen, eigene Gefühle

Literatur und Filmwelt sind voll von Maschinenmenschen. Sie treffen eigene Entscheidungen und zeigen Gefühle - so wie Data aus der Serie Star Trek, der im Dienst der Sternenflotte lernen möchte, ein Mensch zu sein. Oder C-3PO aus der Star Wars-Saga, der als ewiger Nörgler allen auf die Nerven geht und vor allem auf den Schutz seiner eigenen Haut – pardon: Außenhülle – bedacht ist. Sie prägen unsere vermenschlichte Vorstellung von Robotern.

Bis Androiden wie Data oder C-3PO mit uns interagieren, wird es wohl noch eine Weile dauern. Intelligente Serviceroboter sind hingegen längst unter uns: Staubsauger- und Mäh-Roboter übernehmen unsere monotonen Hausarbeiten, und wer von uns ruft nicht Sätze durch die Wohnung wie "Alexa, wie viele Kalorien hat eine Avocado?" und meint damit eine KI-gesteuerte Sprachassistentin.

Überall da, wo sich zeitaufwendige Aufgaben häufig wiederholen, kommen Robotik und künstliche Intelligenz zum Einsatz. Eine komplexe Sensorik und selbstlernende Algorithmen ermöglichen es den Systemen, die Umwelt schnell zu erfassen, Daten abzugleichen und zu reagieren. Während unsereins den Rasenmäher manuell gegen den Zaun setzt, umfährt der Mähroboter vorausschauend das Hindernis.

Roboter können Pflegekräfte entlasten

In der Kranken- und Altenpflege sind Robotersysteme bereits im Einsatz. So gibt es Pflegebetten, die Patienten regelmäßig und vollautomatisch umlagern, um Wundliegegeschwüre zu vermeiden. Transportroboter liefern das Essen von der Krankenhausküche auf die Stationen oder übernehmen den Wäschetransport von den Stationen in die Wäscherei, Desinfektionsroboter fahren autonom über die Stationen und machen Viren und Keimen mit ultraviolettem Licht den Garaus. Vor dem Hintergrund des Fachkräftemangels und der steigenden Anzahl älterer und pflegebedürftiger Menschen sollen Roboter das Pflegepersonal entlasten, damit es mehr Zeit für Patienten und die Tätigkeiten hat, bei denen menschliche Kommunikation und Empathie gefragt sind.

Der Roboter als Assistent im OP

Auch im Operationssaal hat die Robotik längst Einzug gehalten. Die erste roboterassistierte OP an einem Menschen fand schon im Jahr 1985 statt. Da der Begriff "Roboter" unscharf ist, spricht man präziser von roboterassistierten Systemen (RAS).
"Man kann es mit der Entwicklung beim Autofahren vergleichen. Dort erleben wir täglich automatisierte Assistenzsysteme, die uns in der Spur halten, beim Einparken helfen oder das Bremsen unterstützen. Die roboterassistierten Systeme im OP sind damit vergleichbar", erklärt Karl Haider, Senior Director Hardware Engineering und Standortleiter des Medtronic Robotik-Teams im bayrischen Oberpfaffenhofen. Haiders Team arbeitet zusammen mit den Kollegen dreier anderer Surgical Robotics Standorte in Großbritannien und in den Vereinigten Staaten an der Hard- und Software für die allgemeinchirurgische Medtronic Robotik-Plattform, dem roboterassistierten System Hugo™ .

Karl Haider von Medtronic

Karl Haider, Senior Director Hardware Engineering und Standortleiter des Medtronic Robotik-Teams im bayrischen Oberpfaffenhofen

Das RAS sorgt für Visualisierung und Präzision bei Wirbelsäulen-OPs

Seit August 2020 steht in der Klinik für Wirbelsäulenchirurgie des Brüderkrankenhauses St. Josef in Paderborn ein Mazor X Stealth Edition System, eine der roboterassistierten Plattformen von Medtronic. Je nach therapeutischem Einsatzgebiet sind die Anforderungen an ein RAS sehr unterschiedlich. In der Wirbelsäulen- und in der Neurochirurgie finden die Eingriffe in unmittelbarer Nähe sensibler Nerven- und Gefäßstrukturen statt. Gleichzeitig ist der "Arbeitsraum" des Operateurs sehr eng und klein bei gleichzeitig eingeschränkter Sicht. Hier sind Visualisierung und Präzision alles. Daher liegt der Schwerpunkt der Mazor X Stealth Edition auf der präoperativen Planung und der intraoperativen Bildgebung.

Mazor X Stealth Edition in Aktion

Bevor Dr. Carsten Schneekloth, Chefarzt in Paderborn, den OP betritt, plant er den Eingriff mit Hilfe der leistungsfähigen Planungssoftware anhand von dreidimensionalen Bilddaten der Patientenanatomie. "Wir können die Problematik präoperativ visualisieren und verstehen, während wir am Computer sitzen und den Eingriff im Vorfeld detailliert durchdenken", erklärt Dr. Schneekloth. Die Planungssoftware lässt ihn verborgene Strukturen sehen und schlägt ihm die bestmögliche Korrektur der anatomischen Fehlstellung seines Patienten vor. So kann er präoperativ die genaue Platzierung sowie die Größen und Arten der Schrauben und Stäbe bestimmen, die in die Wirbelsäule implantiert werden sollen.

Die chirurgische Tätigkeit wird durch RAS neu definiert

Unmittelbar vor der Operation muss der Patient im Operationssaal lokalisiert werden. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit dem globalen Positionierungssystem (GPS) eines Autos: Das Team in Paderborn röntgt den Patienten zweifach ("stereotaktisch") aus unterschiedlichen Perspektiven und gleicht diese Bilddaten mit der präoperativen CT-Aufnahme ab. Nun weiß das Mazor X Stealth Edition™ System ganz genau, wo sich der Patient im Raum befindet und kann den Roboterarm in die vorab geplante und berechnete Position bringen. Damit gibt das System die Führung vor, durch die Dr. Schneekloth nun die Implantate präzise setzen kann. Szabolcs Szeöke, leitender Oberarzt in Paderborn, meint dazu: "Die Planung des Eingriffs ist die eigentliche chirurgische Leistung. Der Roboterarm richtet sich autonom aus, mit dessen Hilfe der Chirurg das Implantat einbringt. Für die Präzision am Patienten macht das Sinn, denn dem Roboterarm ist es egal, wie viele Stunden er schon operiert. Wir sind in einem Prozess der Neudefinition chirurgischer Leistung."

Planungssoftware Mazor X Stealth Edition

Das Navigationssystem, das Bestandteil des Mazor X Stealth EditionTM Systems ist, zeigt während des Eingriffs in Echtzeit, wo sich die Instrumente in Bezug zur Patientenanatomie befinden. "Der Operateur kann seine präoperative Planung millimetergenau umsetzen und am Bildschirm kontrollieren, wo er sich anatomisch befindet. Die finale Kontrolle liegt immer beim Operateur", erklärt Christian Schmitt, Business Manager des Medtronic Geschäftsbereichs Neurochirurgie in Deutschland. 

Mehr Patienten- und Anwendersicherheit

Das Mazor X Stealth Edition System erweitert das Wissen des Operateurs, indem es mit seiner intelligenten Technologie vor und während der Operation Strukturen sichtbar macht, die er sonst nicht sehen würde. Dies sorgt für mehr Präzision bei der Platzierung der Implantate, so dass die Patienten weniger Komplikationen und weniger Revisionen erleiden. Gleichzeitig bedeutet es eine deutliche Entlastung für den Operateur, wenn er "auf Sicht" operieren kann: "Wenn Sie sich mit der Robotik einmal angefreundet haben, dann möchten Sie nicht mehr auf die Unterstützung verzichten. Das Operieren ist erheblich stressfreier für den Chirurgen", bestätigt Dr. Schneekloth. 

Nicht zuletzt bedeutet der Einsatz eines RAS auch eine deutliche Senkung der Strahlenbelastung für den Patienten und das gesamte OP-Team. Beim herkömmlichen Vorgehen ohne RAS würde das Team einzelne OP-Schritte vorsorglich kontrollieren. Um von außen Einblick zu bekommen, braucht man Röntgenstrahlen. Da komme im Laufe eines Chirurgenlebens einiges zusammen, meint Dr. Schneekloth.

Der Beitrag der Robotik für den erweiterten Zugang zur qualitativen Gesundheitsversorgung

RAS-Systeme werden auch in der Weichteilchirurgie eingesetzt. Nur etwa 2 Prozent der weltweit durchgeführten Operationen werden heute mit Hilfe eines RAS-Systems durchgeführt. Kosten- und Nutzungsbarrieren machen es für viele Kliniken und Patienten derzeit unerschwinglich. Dennoch gilt der alltägliche Einsatz dieser Systeme als ein wahrscheinliches Szenario unter Experten.

Für diese Weichteileingriffe gibt es konventionelle Verfahren wie die offene Chirurgie und die laparoskopische Chirurgie, auch bekannt als minimal-invasive Chirurgie (MIS). Bei der MIS werden die chirurgischen Instrumente durch kleine Schnitte in den Patienten eingeführt. Im Vergleich zur offenen Chirurgie hat ein Patient, der sich einer MIS unterzieht, weniger Blutverlust, weniger Komplikationen, einen kürzeren Krankenhausaufenthalt, weniger Schmerzen und eine schnellere Rückkehr zu normalen Aktivitäten. Auch die Narben sind in der Regel kleiner.

Für den Operateur kann die Laparoskopie hingegen anstrengend sein. "Indem der Operateur die Instrumente durch kleine Schnitte führt, ist der Bewegungsumfang stark eingeschränkt", erklärt Karl Haider. "Der Chirurg muss den Eingriff teilweise spiegelverkehrt ausführen. Gleichzeitig kann er durch die Haut nichts sehen, also kontrolliert er die Operation am Bildschirm, der oft nur eine zweidimensionale Abbildung einer dreidimensionalen Anatomie zeigt. Das ist wie Fahrrad fahren mit den Händen überkreuz am Lenker."

Heute zählen etwa 30-35 Prozent der Operationen zu diesen traditionellen MIS-Eingriffen. Medtronic ist davon überzeugt, dass RAS dazu beitragen kann, die Herausforderungen für Chirurgen zu bewältigen - und gleichzeitig den Zugang zu den Vorteilen der MIS für mehr Patienten überall auf der Welt zu erweitern.

Um Kosten- und Nutzungsbarrieren zu überwinden, wurde das Hugo™ RAS-System auf der Grundlage des Inputs von Hunderten von Chirurgen und Krankenhausverwaltern auf der ganzen Welt entwickelt.*  

Hugo RAS

Mit dem Hugo™-System sitzt der Chirurg an einer offenen Konsole, die es ihm ermöglicht, die Situation zu überblicken und die Kommunikation mit seinem Team aufrechtzuerhalten.  Er steuert aus der Ferne die Roboterarme, die OP-Instrumente ausdauernder als eine menschliche Hand und mit größerer Bewegungsfreiheit halten können. Dem Operateur ermöglicht dies eine deutlich höhere Geschicklichkeit, zumal er mit einem vergrößerten, hochauflösenden und dreidimensionalen Echtzeitbild des Operationsbereichs am Bildschirm arbeiten kann. Für den Operateur kann dieses Vorgehen körperlich und psychisch eine echte Entlastung sein.

Das Hugo™-System kann zudem mit der Touch Surgery™ Enterprise, einer chirurgischen Video-Managementlösung verwendet werden. Sie ist mit der Cloud verbunden und mit künstlicher Intelligenz ausgestattet. Der nahtlose Zugriff auf chirurgische Videos und Daten ist ein leistungsstarkes Werkzeug für Schulungen, Leistungsüberprüfungen und den Austausch von Best Practices.

Unser Ziel ist es, OP-Verfahren zu standardisieren und die Patientenergebnisse zu verbessern.

Megan Rosengarten, Präsidentin des Medtronic Geschäftsbereichs Surgical Robotics

Robotik kann bei der Standardisierung von Prozessen helfen

Das deutsche Gesundheitssystem hat wie viele andere mit finanziellen Herausforderungen zu kämpfen, die sich aus der demographischen Entwicklung und dem Anstieg chronischer Erkrankungen ergeben. Gleichzeitig ist die Ergebnisqualität der Patientenversorgung zwischen den Akteuren oft sehr unterschiedlich. Die Prozessperspektive spricht daher für einen stärkeren Einsatz von roboterassistierten Systemen: Ihr Einsatz könnte dabei helfen, OP-Verfahren zu standardisieren und die Outcomes reproduzierbar zu machen. Gleichzeitig könnten unnötige OP-Schritte wegfallen und Ressourcen zielgerichteter eingesetzt werden. Denn ineffiziente Prozesse sind ein wesentlicher Treiber für hohe Gesundheitsausgaben. 

"Unser Ziel ist es, OP-Verfahren zu standardisieren und die Patientenergebnisse zu verbessern", sagt Megan Rosengarten, Präsidentin des Medtronic Geschäftsbereichs Surgical Robotics, der das Hugo™-System aufgebaut hat. "Es geht nicht darum, Technologie hinzuzufügen, nur weil wir es können. Es geht vielmehr darum, mit Hilfe der Technologie bessere klinische und wirtschaftliche Optionen für Krankenhäuser, Chirurgen und Patienten zu schaffen." 

Die Zukunft der Robotik in der Medizin

Wenn Roboter heute schon besser Schach spielen, sind sie dann morgen die besseren Mediziner? Fragt man Karl Haider nach den technologischen Möglichkeiten, sagt er: "Technologisch ist sehr viel möglich. Die Grenze setzt die Gesellschaft vor der Technologie. Wir müssen uns selbst fragen: Was akzeptieren wir als Patienten, als Chirurgen, als Menschen?" Und so diskutiert die Medizinethik bereits heute, ob in Zukunft Medizinroboter automatisch nach Datenlage und mit der Logik der Effizienz entscheiden sollen. Auch Dr. Schneekloth prognostiziert eine Zunahme der künstlichen Intelligenz, Navigationstechnik und Robotik in Diagnostik und Therapie und fügt hinzu: "Es ist Aufgabe der medizinischen Fachgesellschaften diese Entwicklungen sowohl medizinisch als auch ethisch zu bewerten und Regeln für den Einsatz zu schaffen." 

Kontakt für Presse und Medien

Medtronic GmbH - Presse-Team

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Hinweise

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Das HugoTM RAS-System ist in bestimmten Regionen kommerziell erhältlich. Die regulatorischen Anforderungen der einzelnen Länder und Regionen bestimmen die Zulassung, Freigabe oder Marktverfügbarkeit. In der EU ist das HugoTM RAS-System CE-gekennzeichnet. In den U.S.A. ist das HugoTM RAS-System ein nicht zum Verkauf bestimmtes Forschungsgerät. 

Touch SurgeryTM Enterprise ist nicht dazu bestimmt, chirurgische Eingriffe vorzunehmen oder bei der Diagnose oder Behandlung einer Krankheit oder eines Leidens zu helfen.