Assistenzarzt Dr. Roboter

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Robotik - Modi CAS – Modular Interactive Computer Associated Surgery – heißt ein Projekt am Zentrum für Sensorsysteme (ZESS), dessen Ziel die Einführung von Robotern als Assistenzsysteme im klinischen Alltag ist.

17. Februar 2011

Der Erfolg versprechende Einsatz von Robotersystemen in der Chirurgie erfordert Betriebsmodi, die sich grundlegend von der vollautomatischen Arbeitsweise industrieller Systeme unterscheiden«, so Dr.-Ing. Jürgen Wahrburg, Akademischer Direktor des Zentrums für Sensorsysteme (ZESS) an der Universität Siegen. »Es ist eine in hohem Maße interaktive Arbeitsweise der Roboter erforderlich, bei der der Operateur nicht ersetzt, sondern in den Arbeitsschritten unterstützt wird, wo der menschlichen Wahrnehmungsfähigkeit und dem menschlichen Geschick Grenzen gesetzt sind.«

Das ZESS entwickelt unter der Leitung von Dr.-Ing. Jürgen Wahrburg seit mehreren Jahren gemeinsam mit Medizinern, Informatikern und Industriepartnern das Projekt Modi CAS, in dem Roboter durch die Implementierung neuer Steuer- und Bedienfunktionen als Assistenzsystem für den klinischen Alltag eingeführt werden sollen.

Das System stellt eine ganzheitliche Lösung für die computer- und roboterassistierte Chirurgie dar und unterstützt alle Schritte eines chirurgischen Eingriffes von der Planung bis zur Ausführung. Modi CAS war weltweit das erste Assistenzsystem bei der Implantation künstlicher Hüftpfannen.

Eines seiner Bestandteile ist der sechsachsige Roboter Viper s850 von Adept. Er wiegt 29 Kilo, hat eine Armlänge von 854 Millimeter und eine offene Steuerung, welche die direkte Ansteuerung der Einzelgelenke mit Geschwindigkeits- oder Drehmoment-Sollwerten ermöglicht.

Zur Registrierung der Patienten-anatomie dienen 3D-Digitalisiersysteme, während der Viper als mechanische Erweiterung des Navigationssystems eingesetzt wird, um die chirurgischen Instrumente zu führen und zu positionieren. Durch die Implementierung neuer Steuerungs- und Bedienfunktionen wird der Roboter an die Anforderungen medizinischer Aufgabenstellungen angepasst.

Der Arzt kann nur die für den jeweiligen Status der Operation entsprechenden Roboterfunktion auswählen, zum Beispiel die manuelle Führung des Roboters oder die automatische Nachführung des Roboters bei kleinen Patientenbewegungen.

Positive Erfahrungen

Jürgen Wahrburg schätzt am Viper-Roboter neben seiner Zuverlässigkeit und langen Lebensdauer vor allem die Armlänge, die schlanke Bauform und das niedrige Eigengewicht des Roboters sowie die offene Steuerung. Ausschlaggeben für die Wahl von Adept als Roboterlieferant war neben der Erfüllung der technischen Anforderungen des Roboters auch die hohe technische Kompetenz der Anwendungsingenieure von Adept und deren praxisnahe und ausführliche Beratung sowie die Aufgeschlossenheit, insbesondere von Adept-Geschäftsführer Joachim Melis, gegenüber neuen Anwendungsbereichen.

Kernaufgabe eines Roboters als Assistenzsystem im Operationssaal ist die Führung chirurgischer Instrumente wie etwa Endoskope, Fräser, Bohrer. Gerade in der Neurochirurgie, wo es auf sehr präzises Arbeiten ankommt und Millimeter über den Verlust von wichtigen Nervenbahnen entscheiden, gewähren Assistenzroboter die sehr genaue Positionierung und Führung von chirurgischen Instrumenten.

Die Vorteile eines Robotereinsatzes liegen klar auf der Hand: Neben der exakten Umsetzung der präoperativen Planung während des Eingriffes und dem Erzielen sehr exakter Bohr- und Fräsergebnisse durch präzise Instru-mentenführung, ergeben sich auch für den operierenden Arzt Vorteile durch geringere Stressbelastung während der Operation und durch die Möglichkeit, Instrumente zitterfrei mit definierter Geschwindigkeit zu verschieben oder zu rotieren. Trotz dieser offensichtlichen Vorteile wird es wohl noch einige Zeit dauern, bis sich Roboter-Assistenzsysteme im chirurgischen Alltag etabliert haben. Das Potenzial ist auf jeden Fall vorhanden.

Auf ein Wort, Herr DR. Wahrburg

Herr Wahrburg, für wie hoch halten Sie das Potenzial für Roboteranwendungen in der Medizintechnik?

Ich halte das Potenzial generell für sehr hoch, da mit Robotern viel reproduzierbarer gearbeitet werden kann. Chirurgie ist Handwerk im wahrsten Sinne des Wortes und durch den Einsatz von Robotern als Assistenzsysteme gelingen auch bei schwierigen anatomischen Bedingungen genauere Operationen.

Der Arzt kann stressfreier operieren und hat dadurch mehr Sicherheit. In erster Linie hängen die Verbreitung und das Potenzial von folgenden Faktoren ab: Der Arzt muss von diesem System überzeugt sein und seinen Vorteil sehen: Roboter unterstützen den Arzt, sie ersetzen ihn aber nicht. Auch das Krankenhaus-Management muss seinen Vorteil sehen: Es gibt keine Mehrkosten fürs Krankenhaus und die Risiken der Nachversorgung werden reduziert. Letztlich muss auch der Patient Roboter als Assistenzsysteme akzeptieren, die sicher und sehr präzise arbeiten. Das höchste Potenzial von medizinischen Roboter-Assistenzsystemen liegt in der Orthopädie, der Kopf-Chirurgie und der Knöchernen Chirurgie.

Sind die strikten Vorschriften in Deutschland nicht sehr hinderlich für einen Einsatz von Robotern direkt am Menschen?

Generell sind die Vorschriften in Deutschland nicht höher als in anderen europäischen Ländern. Voraussetzung für den Einsatz eines Roboters ist die CE-Zertifizierung, die für alle europäischen Länder gilt. Diese Zertifizierung ist allerdings sehr kostenintensiv, da sowohl eine Risikoanalyse als auch Risikomaßnahmen durchgeführt werden müssen. Deutschland ist führend im Bereich der computergestützten Verfahren. Abschließend kann man sagen, dass diese Art von Hightechindustrie auch nur in Hightechländern Anerkennung findet.

Erschienen in Ausgabe: 01/2011