Intelligente Asisstenzsysteme im Krankenhaus

Der operierende Roboter: Wo steht er jetzt und wo in Zukunft?

Roboter stehen für Intelligenz und Nüchternheit. Wo also besser einsetzen als im Krankenhaus? Und wo besser nicht? eVivam-Autorin Wibke Roth fragte Prof. Dr. Jan Stallkamp, Leiter der Fraunhofer Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie.

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Roboter in der Medizin

Was können Roboter heute schon in der Medizin leisten? Einiges – aber noch nicht alles.

Robotik im Gesundheitssystem – „das ist ein Auf und Ab", sagt Prof. Dr. Jan Stallkamp, Leiter der Fraunhofer Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie (PAMB) in Mannheim. Statt von Medizinrobotern spreche man heute von Assistenzsystemen. In der Chirurgie seien das in der Regel Roboter und Manipulatoren.
Prof. Dr. Jan Stallkamp

Prof. Dr. Jan Stallkamp leitet die Fraunhofer Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie.

Manipulatoren bestehen im Prinzip aus einer Bewegungsvorrichtung und einem Eingabegerät, das einen Input direkt in Bewegung übersetzt. Davon unterscheiden sich Roboter insofern, als dass hier die Bewegung nicht durch eine direkte Eingabe, sondern programmgesteuert erfolgt. In beiden Fällen bleibt der Arzt bleibt aber der Steuermann, da er das Programm „schreibt“. Die PAMB arbeitet gerade an einem Assistenzsystem, das zukünftig in der Lage sein soll, automatisch Biopsien an Patienten zu entnehmen.

Wenn Roboter zu schnell im Einsatz sind

Stallkamp spricht in Verbindung mit dem Robotik-Begiff von immer wiederkehrenden „Hypes". So machte Mitte der 1990er-Jahre beispielsweise der Robodoc von sich reden: im Prinzip ein noch unausgereiftes Medizinprodukt, das laut Spiegel „ein Lehrstück deutscher Medizingeschichte" war. Robodoc wurde, so schätzt man, in rund 100 deutschen Operationssälen für Hüftendoprothestik eingesetzt, um Vorarbeit für den operierenden Chirurgen leisten. „Im Prinzip hat er den Prothesenschaft in den Oberschenkelknochen des Patienten gefräst", erläutert Stallkamp. Nachdem der fräsende Robodoc zunächst hoch gelobt worden war und für technischen Fortschritt gestanden hatte, entstanden bei behandelten Patienten tausende Einzelschicksale: Sie konnten hinterher schlechter oder zumindest weniger rund laufen. Dazu Stallkamp: „Robodoc hat mehr Weichgewebe entfernt, als für viele Patienten gut war."
Hüft-Prothese

Damit eine neue Hüfte gut sitzt, muss der Chirurg wissen, wie viel Weichteilgewebe entfernt werden darf.

Robodoc fräste ein Misstrauensloch

Tatsächlich fräste Robodoc nicht nur ein Loch in den Oberschenkelknochen, sondern auch eins in das Vertrauen, das den – seelenlosen – Robotern in der Medizin entgegengebracht worden war. Denn es kam die Frage auf, ob medizinischer Fortschritt stets Vorteile für die Patienten bringt und ob die technisch modernste Lösung immer auch die beste Behandlungsmethode ist. Während die einzig im Operationssaal der Orthopädie zugelassenen Roboter – Robodoc und Caspar, der Beginn der Knie-/Hüft-Roboter – wieder vom Markt verschwunden sind, nimmt die Anzahl aufwändigerer Manipulatorsysteme zu. Ein Manipulator ist im Grunde ein Gerät, das die physikalische Interaktion mit der Umgebung ermöglicht. Stallkampf erklärt: „Im Prinzip ist das der bewegliche Teil des Roboteraufbaus, der die mechanische Arbeit des Roboters durchführt." Zudem gebe es noch Bewegungsvorrichtungen wie Joysticks, mit denen der Arzt dann die Arbeit des Roboters steuert.

Biopsien: Fast automatisch

Stallkamp hat im November 2014 die Professur für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie angetreten und war Eröffnungs-Keynote-Speaker auf der diesjährigen Medica, um der Fachbranche einen Robotik-Überblick zu geben. Gerade arbeitet er mit seinem Team an einer automatischen – also in vollem Umfang vom Roboter durchgeführten – Biopsie.
Roboter bei der Biopsie im Interventionsraum

Im Interventionsraum demonstrieren Mitarbeiter des Fraunhofer PAMB an einem Phantom, wie ein Roboter dabei hilft, die OP-Nadel zu positionieren.

Daran sind zwei Roboter beteiligt. Roboter 1 ist im Prinzip ein Röntgengerät: ein Industrieroboter, an dem ein C-Bogen angehängt ist. Er liefert das Bild aus dem Inneren des Körpers, an der die Biopsie vorzunehmen ist. Roboter 2 führt zum Beispiel die Biopsie-Nadel, die sich dank eines Werkzeugwechselsystems je nach Anwendung austauschen lässt. „Nach der Lagerung des Patienten soll nach unseren Vorstellungen der Arzt bis zur Entnahme der Biopsie den Interventionsraum nicht mehr betreten müssen. Der Arzt sitzt im Leitstand und berechnet anhand der Computertomografie-Bilder, wo der Tumor sitzt und der Roboter die Biopsienadel zur Entnahme des Gewebes einführen muss." An OP-Dummies – sogenannten Phantomen – funktioniere das bereits einwandfrei.

Roboter müssen effizienter arbeiten

Fehler sieht Stallkamp nicht nur speziell im Fall ROBODOC, sondern auch generell in der Effizienz: „Es war aus heutiger Sicht leichtsinnig zu glauben, dass eine Hüft-OP mit einem Roboter ohne Weiteres besser funktionieren kann." Stallkamp ergänzt: „Man sollte heute nie mehr einen Roboter entwickeln, der nicht mindestens genauso gut wie der Arzt ist und der am Ende nicht effizienter arbeiten kann." Mit dem Biopsiesystem will Stallkamp 20 bis 35 Minuten Zeit ersparen. Er ist ehrgeizig: Fünf bis zehn Minuten solle eine Tumorbiopsie dann nur noch dauern – wobei der Vorschub der Biopsienadel in der ersten Version noch manuell erfolgen soll.
Symbolbild für Operationen

Zurzeit können Ärzte etwa bei Biopsien Widerstände im Weichteilgewebe noch besser spüren als Roboter.

Da sich das Weichgewebe im Gegensatz zum Knochenmaterial etwa permanent verändert, können Ärzte hier auf Veränderungen zum jetzigen Zeitpunkt noch besser reagieren. Doch auch daran forscht Stallkamp mit seinem Team, damit in naher Zukunft statt der Phantome vor allem die Patienten etwas von einem vertrauenswürdigen Roboter haben. Stallkamp fügt hinzu: „Es fehlen nur noch Geldgeber, die den Mut haben, in ein solch großes Projekt einer Produktentwicklung zu investieren."

Das machen Hochpräzisionsroboter schon heute:

- Sie assistieren Chirurgen, indem sie etwa Krebstumore bestrahlen – ohne, dass der Arzt anwesend sein muss.
- Roboter ermöglichen, bestimmte Bauch- und Brustoperationen minimalinvasiv vorzunehmen – ohne große Schnitte und damit ohne längere Wundheilungszeiten.
- Man setzt Roboter schon heute ein, um OP-Instrumente zu sterilisieren.
Wibke Roth

von

Wenn ich Texte verfasse, erfasse ich die Welt. Wenn ich laufe, erlebe ich sie. Ich arbeite als freischaffende Journalistin und Texterin sowie Fitness-, Reha- und Yoga-Trainerin im Herzen des Ruhrgebiets, oder manchmal auch auf Mallorca.