Einführung

VR und Robotik kommen in der Chirurgie bereits seit mehr als einem Jahrzehnt zum Einsatz – dank der Fortschritte in der Computertechnologie. Dies ist besonders bei laparoskopischen Eingriffen von Bedeutung, da diese oft kompliziert sind und kaum Spielraum für Fehler lassen. Mit der Einführung der Roboterchirurgie sowie der Entwicklung und breiten Verfügbarkeit kommerzieller Chirurgiesysteme könnte ein leistungsfähiger, VR-gestützter Simulator für robotergestützte Chirurgie dazu beitragen, die steile Lernkurve vieler dieser komplexen Eingriffe zu bewältigen und so bessere Behandlungsergebnisse zu erzielen. Bislang existiert eine solche Simulation jedoch noch nicht. Verschiedene Institutionen und Unternehmen arbeiten jedoch daran, diesen Traum zu verwirklichen.

Was ist Roboterchirurgie?

Die robotergestützte Chirurgie ist eine Innovation. Ein menschlicher Chirurg steuert ein Robotersystem – etwa einen Roboterarm –, um den Eingriff durchzuführen. Dies verringert das Komplikationsrisiko während der Operation und ermöglicht eine zügige Durchführung. Da das Robotersystem präzise arbeitet, sind kleinere Schnitte und ein geringerer Blutverlust möglich, was zu einer schnelleren Genesung führt.

VR im Gesundheitswesen und in der Chirurgie

Chirurgisches Training mit VR

VR und Robotik halten Einzug in die chirurgische Ausbildung im Gesundheitswesen – insbesondere, um die nächste Generation von medizinischem Fachpersonal zu schulen. Diese Technologie ermöglicht es angehenden Chirurgen, wertvolle Erfahrungen zu sammeln, ohne Risiken einzugehen. Sie erlernen neue Fähigkeiten und Techniken, ohne Patienten zu gefährden, und erhalten dabei kontinuierliches Feedback.

Dies stärkt ihr Selbstvertrauen und hilft ihnen gleichzeitig, Erfahrungen zu sammeln. Chirurgische Eingriffe in der Virtual Reality ermöglichen es ihnen, neue Techniken zu üben und bereits bekannte aufzufrischen. Zudem können sie Fehler korrigieren, ohne sich selbst oder ihre Patienten zu gefährden.

VR in der robotergestützten Chirurgie

Der Chirurg kann die Bewegungen des Roboterarms mithilfe von Virtual Reality steuern. Dies ermöglicht die Ausführung kleiner, präziser Bewegungen – etwas, das für einen menschlichen Chirurgen unter herkömmlichen Umständen schwierig wäre. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die „Remote-Telechirurgie“, bei der ein Chirurg den Patienten von einem anderen Ort aus operiert; er oder sie befindet sich also nicht im selben Raum wie der Patient.

Eine wichtige Rolle spielt dabei das sogenannte Force-Feedback (Kraftrückkopplung). Dieser Begriff bezeichnet physikalische Reaktionen, die eine Person bei der Nutzung eines interaktiven Geräts – etwa eines Joysticks, wie er in Flugsimulatoren verwendet wird – wahrnimmt. Bei robotergestützten Operationen ist es entscheidend, dass der Chirurg eine physische Rückmeldung erhält, die ihm Aufschluss darüber gibt, wie viel Druck ausgeübt werden muss. Auf diese Weise ist er in der Lage, erforderliche Anpassungen vorzunehmen.

Vorteile der Roboterchirurgie

Bei der robotergestützten Chirurgie handelt es sich um ein laparoskopisches bzw. minimalinvasives Verfahren, bei dem ein computergesteuerter Roboter den Chirurgen während des Eingriffs unterstützt. Der Roboter verbessert die Geschicklichkeit des Chirurgen und ermöglicht es ihm, auch in engen Bereichen des Körperinneren zu operieren, die ansonsten einen offenen chirurgischen Eingriff erfordern würden. Da bei der robotergestützten Chirurgie kleinere Schnitte gesetzt werden, verringern sich Schmerzen und Narbenbildung. Zudem verkürzen sich der Krankenhausaufenthalt und die Genesungszeit für den Patienten.
Auch für den Chirurgen bietet dieses Verfahren Vorteile: Er profitiert von einer höheren Präzision, Flexibilität, Kontrolle und Sichtbarkeit. Zudem ermöglicht es die Durchführung besonders feiner oder schwieriger chirurgischer Eingriffe.

Vorteile für Patienten

Für den Patienten ergeben sich bei der robotergestützten Chirurgie folgende Vorteile:
Präzisere Operationen. Ziel des Eingriffs ist es, die krankhafte Veränderung zu entfernen und dabei das umliegende Gewebe zu schonen. Die geringe Größe und die Flexibilität der Roboterinstrumente erleichtern dies.
Deutlich weniger Beschwerden.
Geringeres Risiko für Infektionen und Blutverlust. Der Chirurg setzt kleine statt großer Schnitte, was das Risiko von Infektionen und Blutverlust verringert.
Patienten können nach einer robotergestützten Operation meist früher nach Hause zurückkehren – manchmal sogar schon am nächsten Tag.
Weniger Narbenbildung und verkürzte Erholungszeit. Da die Schnitte kleiner sind, ist die Genesungszeit kürzer; die Erholung kann unter Umständen nur wenige Tage in Anspruch nehmen.
In vielen Fällen bessere klinische Ergebnisse.

Vorteile für Chirurgen

Für den Chirurgen ergeben sich aus der robotergestützten Chirurgie folgende Vorteile:
Ein größeres Sichtfeld. Der Chirurg hat einen besseren Überblick über das Operationsgebiet als der Rest des Teams. Dank einer hochauflösenden Kamera erhält der Chirurg ein vergrößertes, detailreiches Bild des betroffenen Bereichs. Mikroskopische Strukturen sind deutlicher erkennbar, was eine präzisere Operation ermöglicht.
Unübertroffene Geschicklichkeit. Die menschliche Hand verfügt nur über einen begrenzten Bewegungsspielraum. Roboterinstrumente übertreffen die menschliche Hand jedoch sowohl in puncto Präzision als auch beim Bewegungsumfang. Die Roboterarme lassen sich um volle 360 ​​Grad drehen. Dies ermöglicht dem Chirurgen Operationsmanöver, die andernfalls nicht durchführbar wären.
Zugang zu schwer erreichbaren Bereichen. Der Chirurg kann auch schwer zugängliche Stellen erreichen – dank der hohen Flexibilität und Präzision des Roboters.

Die besten heute erhältlichen Robotersysteme für die Chirurgie

da Vinci von Intuitive Surgical

Mit dem da Vinci-Chirurgiesystem können Chirurgen eine Vielzahl minimalinvasiver Eingriffe durchführen. Es handelt sich um ein klinisch validiertes System, das sich durch hohe Präzision und Genauigkeit auszeichnet. Das System lässt sich für unterschiedlichste Eingriffe einsetzen, darunter minimalinvasive Operationen in den Bereichen Herz-, Kolorektal-, Gynäkologie-, Kopf- und Hals-, Thorax-, Urologie- und Allgemeinchirurgie. Der Chirurg steuert die Robotereinheiten der Patientenkonsole – die verschiedene chirurgische Instrumente sowie eine Kamera umfasst – über die Chirurgenkonsole.

Ion von Intuitive Surgical

Es handelt sich um ein robotergestütztes endoluminales System, das es Chirurgen ermöglicht, Biopsien in tief liegenden Lungenbereichen durchzuführen. Es unterstützt minimalinvasive chirurgische Verfahren. Der Roboterkatheter hilft Ärzten dabei, relevante Zielbereiche zu erreichen, indem er die Navigation durch enge und verzweigte Atemwege ermöglicht. Biopsieinstrumente wie Zangen und Nadeln werden in den Katheter eingeführt und dienen als Führung, um das gewünschte Lungengewebe zu erreichen. Während der Navigation nutzt Ion eine auf Glasfasertechnologie basierende Formerkennung (Shape-Sensing-Technologie). Diese ermöglicht eine robotergestützte Steuerung der Katheterposition. Sobald der Katheter die gewünschte Stelle erreicht hat, wird er arretiert. Dadurch wird die für eine präzise Biopsie erforderliche, außergewöhnliche Stabilität gewährleistet. Der Katheter von Ion lässt sich um 180 Grad in alle Richtungen drehen. Dies ermöglicht eine Feinabstimmung der Biopsie-Genauigkeit.

Mako von Stryker

Das Mako-System ist ein robotergestütztes chirurgisches System. Es ermöglicht die Durchführung von Teilgelenkersatz am Knie sowie von Totalendoprothesen an Hüfte und Knie. Im Rahmen der präoperativen Planung werden Daten aus einer CT-Aufnahme genutzt, um ein 3D-Modell der Knochenstruktur des Patienten zu erstellen. Dies erlaubt eine präzise Positionierung des Implantats. Auf diese Weise entsteht ein individuell auf den Patienten abgestimmter Operationsplan, den der Arzt vor dem Eingriff überprüfen kann. Unter Einbeziehung von während der Operation erhobenen Daten, die in das CT-Modell integriert werden, können bei Bedarf Anpassungen für eine optimale Implantatplatzierung vorgenommen werden.

NAVIO von Smith & Nephew

Das chirurgische System NAVIO unterstützt auch Verfahren zum vollständigen Kniegelenkersatz. Die Vermessung der Knochenstruktur (Bone Mapping) erfolgt während der Operation, anstatt auf präoperative CT-Aufnahmen zurückzugreifen. Der Chirurg nutzt dieses Softwaremodell, um das Implantat zu positionieren und das Weichgewebe auszubalancieren, noch bevor Knochenmaterial abgetragen wird. Auf der Grundlage der Knochenvermessung führt der Chirurg den Eingriff anschließend mithilfe eines robotergestützten Handinstruments durch.
Smith & Nephew hat kürzlich gemeinsam mit Osso VR – einem auf chirurgische Ausbildung spezialisierten Unternehmen – ein Modul für das chirurgische System NAVIO entwickelt. Dieses Modul umfasst klinisch fundierte Virtual-Reality-Simulationen des Eingriffs. Sie richten sich sowohl an praktizierende Chirurgen als auch an Assistenzärzte, die das robotergestützte Verfahren erlernen.

Monarch von Auris Health

Das robotergestützte System umfasst einen Controller, der an einen Videospiel-Controller erinnert. Der Chirurg nutzt ihn, um ein flexibles Roboter-Endoskop durch die Verzweigungen der Lunge zu steuern. Dieses System bietet eine innovative Technologie für endoskopische Eingriffe an der Lunge. Es ermöglicht eine kontinuierliche Sicht durch das Bronchoskop, computergestützte Orientierungshilfen sowie eine präzise Instrumentensteuerung. Dabei werden herkömmliche endoskopische Ansichten mit einer computergestützten Navigation kombiniert, die auf patientenspezifischen 3D-Modellen basiert.

Abschluss

Mithilfe von Robotern werden Chirurgen Operationen besser planen können. Der Einsatz von VR und Robotik in der Chirurgie würde die Sicht auf das Operationsfeld verbessern. Der Roboter, der über ein Virtual-Reality-Parallelsystem als „digitaler Zwilling“ gesteuert wird, kann den Patienten mittels Ultraschall präzise abbilden. Gleichzeitig entfallen dabei Probleme wie Handkrämpfe oder Strahlenbelastung, denen menschliche Operateure ausgesetzt sind.

Doch trotz all dieser Fortschritte liegt noch ein weiter Weg vor uns. Das Zusammenspiel von Mensch und Roboter muss weiter optimiert werden. Angesichts der anstehenden technologischen Entwicklungen würden VR und Robotik in der Chirurgie einen enormen Fortschritt bedeuten.