Operationsroboter auf dem Vormarsch

Ultra clean seals are required for medical applications.

Today, storage tanks and tubing are manufactured out of thermoset materials such as polyurethanes, silicones and acrylics and are disposable.

Every surgery requires highly reliable systems and components to handle fluids such as blood, waste products, gases and external fluids.

Computer-assisted surgery is steadily making inroads across the world, improving patient care and recovery as well as enabling hospitals to better control costs.

Die computergestützte Chirurgie setzt sich weltweit immer stärker durch. Sie verbessert einerseits die Behandlung und Pflege von Patienten und andererseits die Kostenkontrolle in Krankenhäusern.

Roboter wären ideale Chirurgen, meint die Ärztin und Wissenschaftlerin Catherine Mohr. Sie werden nicht müde und arbeiten immer mit der größtmöglichen Präzision, wenn es um komplizierte Eingriffe im Bereich der Urologie, Gynäkologie oder Onkologie geht. Operationsroboter werden zudem immer von Menschen gesteuert, die die vielen Arme und angeschlossenen Instrumente von einer Konsole aus lenken.

„Der Roboter ist eine Erweiterung und Verbesserung der Chirurgie“, erklärt Mohr. „Er übernimmt die Fertigkeit des Chirurgen, eliminiert jegliches Zittern und ermöglicht präzise mikrochirurgische Bewegungen. Dadurch kann der Chirurg auch bei minimalinvasiven Eingriffen mit hoher Geschicklichkeit und Intuition vorgehen. Man kann sich kaum irgendeinen von Menschenhand durchgeführten Prozess vorstellen, der durch detailliertere Informationen, höhere Geschicklichkeit, bessere Sicht und präzisere Steuerung nicht verbessert werden könnte.“

Mohr weiß vermutlich mehr als die meisten Chirurgen über Roboter im Operationssaal. Seit 2006 leitet sie die medizinische Forschung von Intuitive Surgical, dem Hersteller der da-Vinci-Roboter mit Sitz in Kalifornien. Die bei ihrer Einführung 1999 zunächst mit Skepsis betrachteten Maschinen setzen sich weltweit immer stärker durch. Inzwischen sind 2.400 Stück im Einsatz, die meisten davon in den USA. Aber auch in europäischen, lateinamerikanischen und asiatischen Operationssälen sind Chirurgie-Roboter auf dem Vormarsch.

Mohr zufolge basiert der Erfolg dieser Roboter auf verschiedenen Faktoren: „Die Patienten profitieren davon, wenn ein Eingriff minimalinvasiv statt unter direkter Sicht und offen durchgeführt wird. Dadurch verringern sich die Gefahr von Komplikationen und die Notwendigkeit von Bluttransfusionen. In vielen Fällen braucht der Patient keine postoperative Intensivpflege und kann schon nach wenigen Tagen das Krankenhaus verlassen.“

Durch den Einsatz von Robotern lassen sich die Operationskosten in Krankenhäusern senken und Chirurgen können körperlich anstrengende Eingriffe mehrmals hinterei¬nander vornehmen. Mohr verweist auf eine in Schweden durchgeführte Untersuchung, die zeigt, dass die minimalinvasive Chirurgie die Dauer der Krankschreibung von Patienten erheblich verkürzt – von sieben Wochen bei offener Chirurgie auf weniger als zwei Wochen.

Noch gibt es jede Menge Spielraum für Weiterentwicklung und Innovation. Mohr bezeichnet das gegenwärtige Stadium der computergestützten Chirurgie nur als erste Stufe. „In der zweiten Stufe wird es darum gehen, neue klinische Erkenntnisse und Informationen in die Roboterplattform zu integrieren, um den Entscheidungsprozess zu erleichtern“, meint sie. „Die Augen des Chirurgen beschränken sich auf das Sehspektrum, aber mit Kameras können wir ein dreidimensionales Bild schaffen und kurzwelliges Infrarotlicht und fluoreszierende Farben einsetzen, um Nerven, Blutgefäße und Tumore tief im Inneren des Körpers sichtbar zu machen.“

Operationsroboter werden in immer mehr Bereichen eingesetzt – von orthopädischen Operationen über Prostata- und Gebärmutterentfernungen bis zu komplexeren Eingriffen etwa bei Lungenkrebs oder einer Bauchspeicheldrüsenentfernung, der so genannten Whipple-OP. „Das ist der heilige Gral der offenen Chirurgie, an den sich nur wenige Spezialisten heranwagen“, sagt Mohr. „Der Eingriff ist enorm invasiv. In einigen wenigen Kliniken hat man begonnen, diese Operation mit da-Vinci-Robotern vorzunehmen.“ Bei Prostataentfernungen dagegen ist der Einsatz von Robotern inzwischen Standard geworden.

In ihrer beruflichen Laufbahn hat sich Mohr mit verschiedenen Wissenschaftsbereichen befasst. Nach dem Universitätsstudium der Robotertechnik widmete sie sich der Automobil- und Flugzeugentwicklung und arbeitete an innovativen Brennstoffzellen, die Flugzeuge monatelang in der Luft halten könnten, bis sie sich zu einem Medizinstudium entschloss. Sie spezialisierte sich auf Chirurgie und konnte so ihr robotertechnisches Wissen in dieses Fachgebiet einbringen. Heute bemüht sich die gebürtige Neuseeländerin im Gespräch mit Kollegen und Studenten überall in den USA, das wissenschaftliche Interesse zu beleben.

Ein besonderes Anliegen von Mohr ist Nachhaltigkeit. Zusammen mit ihrem Mann hat sie Jahre damit verbracht, ihr Haus in Silicon Valley nachhaltig zu gestalten und auszustatten. Auf ihrem Blog schreiben sie regelmäßig darüber, was es heißt, wenn „Computerfreaks zu Ökofreaks werden“. So kann Mohr zum Beispiel mit Hilfe einer App auf ihrem Smartphone ständig den aktuellen Wasser- und Stromverbrauch ihres Hauses kontrollieren.

Dieses Interesse an Nachhaltigkeit ist der Grund, warum Mohr nicht daran glaubt, Roboter seien die Vorstufe einer allumfassenden Telechirurgie. „Zum einen ist der Roboter kein autonomes Gerät“, erklärt sie. „Menschliches Urteilsvermögen lässt sich niemals ersetzen, wenn Leben auf dem Spiel stehen. Zum zweiten bräuchte man dazu eine absolut zuverlässige hohe Bandbreite, um die Befehle zur Fernsteuerung des Roboters zu übertragen. Und nicht zuletzt löst die Telemedizin nicht das systematische Problem der ungleichen Verteilung von Ressourcen und Know-how in der Welt.“

Mohr macht sich stattdessen für die Idee des Telementoring stark: „Man muss Leute bei der Aufrechterhaltung lebenswichtiger Funktionen vor Ort ausbilden. Dann kann man einen guten Chirurgisch-Technischen Assistenten über eine Audio- und Videoschaltung mit einem qualifizierten Mentor verbinden, der ihn durch den Eingriff leitet. Das ist ein realistisches und nachhaltiges Konzept.“

Präzisionsschläuche für die Chirurgie

Jeder operative Eingriff erfordert äußerst zuverlässige Systeme und Komponenten zur Handhabung von Substanzen wie Blut, Abfallprodukten, Gasen und externen Flüssigkeiten. Früher wurden diese Teile aus Edelstahl hergestellt. Heute verwendet man Einwegbehälter und -schläuche aus duroplastischen Werkstoffen wie Polyurethan, Silikon und Acryl. Trelleborg bietet eine breite Palette von Schläuchen, Silikonfolien, kundenspezifischen Formteilen und Dichtungen für intravenöse Zugänge und Katheter sowie andere medizinische Ausrüstung.