Den meisten von uns dürfte beim Gedanken an einen Roboter als Operateur eher mulmig zumute werden. Möglicherweise zurecht? Immerhin musste Robodoc, der Ende der 1990er als Durchbruch gefeierte Operationsroboter, inzwischen ausgemustert werden. Beim Einsetzen künstlicher Hüftgelenke waren in seinen Operationen zu viele Fehler und Komplikationen aufgetreten. Andererseits jedoch haben robotische Helfer heute längst Einzug in die OP-Säle gehalten. Sie assistieren bei endoskopischen Eingriffen, helfen bei der Lokalisation von Tumoren und verhindern sogar, dass der Operateur zu tief schneidet. Doch bei all diesen Helfern hat die Kontrolle noch immer der Mensch. Bei autonomen OP-Robotern wäre dies anders: Sie agieren – überwacht vom Operateur – selbstständig. “Autonome OP-Roboter versprechen erhöhte Effizienz, Sicherheit und besserte Umsetzung optimierter OP-Techniken”, erklären Azad Shademan vom Children’s National Health System in Washington DC und seine Kollegen. Denn ihrer Ansicht nach ist die Hauptfehlerquelle im Operationssaal noch immer der Mensch.
Bisher jedoch ließen sich solche autonomen Roboter maximal für orthopädische Eingriffe einsetzen, weil Operationen an Weichteilen zu unberechenbar sind. “Das Problem war vor allem der Mangel an geeigneten optischen Systemen, die die Zielgewebe erkennen können und der Mangel an intelligenten Algorithmen, die komplexe chirurgische Aufgaben bewältigen können”, erklären die Forscher. Inzwischen jedoch hat sich das geändert: Shademan und seine Kollegen haben nun den Prototypen eines autonomen OP-Roboters vorgestellt, der auch Weichteil-Eingriffe durchführen kann. Ihr “Smart Tissue Autonomous Robot” (STAR) ist dafür mit einem hochauflösenden optischen 3D-Tracking-System ausgerüstet, das es ihm ermöglicht, mittels Kamera und zuvor platzierten fluoreszierenden Markern die Zielgewebe genau zu erfassen. Ein Drucksensor registriert, wann und wie stark der Roboter mit seinen Instrumenten das Gewebe berührt. Diese Sensorinformationen ermöglichen es dem Roboter, seine Vorab-Programmierung flexibel an die Gegebenheiten der Operation anzupassen, wie die Forscher erklären.
Roboter näht Schweinedarm
Für den ersten Test wurde der Roboterarm des Geräts mit einem frei beweglichen Werkzeug ausgerüstet, mit dem es chirurgische Nähte anlegen kann. Seine erste Aufgabe war es, einen einfachen Schnitt im Darm eines toten Schweins zu verschließen. Die Forscher verglichen die Präzision der Naht, die Zeit und die Fehlstiche dabei mit den Leistungen eines erfahrenen Chirurgen, der die gleiche Operation einmal mit offenem Schnitt und einmal mittels Laparoskopie durchführte. Das Ergebnis: STAR war zwar etwas langsamer als sein menschlicher Kollege, dafür lagen seine Stiche enger als bei der Laparoskopie und seine Naht widerstand höheren Drücken ohne Lecks als die Nähte des menschlichen Chirurgen. “Zudem haben wir keine signifikanten Unterschiede bei Fehlplatzierungen der Nadeln festgestellt, was darauf hindeutet, dass STAR selbst beim Nähen in verformbaren weichen Geweben ebenso geschickt ist wie ein erfahrener Chirurg”, konstatieren Shademan und seine Kollegen.
