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.
In einem weiteren Test sollte der OP-Roboter zwei durchtrennte Enden des Schweinedarms miteinander verbinden – erst am toten, dann auch am lebenden Tier. Weil hier die Naht nicht einfach nur in einer geraden Linie verläuft, ist dieser Eingriff deutlich komplizierter. Doch auch dabei schlug sich STAR ziemlich gut, wie die Forscher berichten. “Vergleicht man die Konsistenz der Naht und die Schwankungen zwischen aufeinander folgenden Stichen, dann war die Leistung von STAR sogar besser als die aktuellen Standards für offene und laparoskopische Eingriffe”, betonen sie. Allerdings: Der OP-Roboter war auch hier deutlich langsamer als der menschliche Chirurg. Zudem musste er die Nadel in kniffligen Ecken oft mehrfach neu ansetzen und seine Position korrigieren. Wie die Forscher erklären, gibt das STAR-System deshalb dem überwachenden Chirurgen die Möglichkeit, an solchen Stellen steuernd einzugreifen. Für das Schwein ging die Operation bei Roboter-Chirurgen jedenfalls glimpflich aus: Auch sieben Tage nach der OP gab es nach Angaben der Wissenschaftler keine Komplikationen, die Naht war zudem genauso stabil wie die des menschlichen Chirurgen.
