Der Roboter als Co-Chirurg im Operationssaal

Robotik in der Gesundheitsversorgung – Chancen, Herausforderungen, Aussichten

Robotik hält zunehmend Einzug in Krankenhäusern und verändert den Alltag sowohl für das medizinische Personal als auch für die Patienten. Von automatisierten Transportsystemen bis hin zu robotischen Assistenzsystemen in der Chirurgie finden diese Technologien in verschiedenen Bereichen Anwendung. Sie werden genutzt, um Abläufe zu optimieren, Arbeitskräfte zu entlasten und medizinische Eingriffe zu unterstützen. Ein zentraler Einsatzbereich ist der Operationssaal, wo robotergestützte Systeme zunehmend an Bedeutung gewinnen. OP-Robotik wird für minimalinvasive Eingriffe eingesetzt und ermöglicht präzises Arbeiten in Bereichen, die für Chirurgen besonders anspruchsvoll sind. OP-Robotik-Systeme agieren dabei nicht eigenständig, sondern unterstützen Ärzte und Chirurgen durch erweiterte Beweglichkeit und Visualisierungsmöglichkeiten.

Wir haben mit drei Experten gesprochen, die sich mit Robotik im Krankenhaus aus verschiedenen Perspektiven beschäftigen.Dr. Jochen Jung ist als leitender Arzt der Orthopädischen Chirurgie Heidelberg in der ATOS Klinik Heidelberg tätig. Er ist einer der wenigen Ärzte, die Hüftgelenke durch künstliche Hüften Roboter-assistiert durchführt und ein europaweit gefragter Ausbilder für Hüftprothesen-Robotik. Dirk Barten ist Senior Vice President und General Manager, E.U. Commercial und Marketing bei Intuitive. Als Geschäftsführer der Intuitive Surgical in Deutschland und Österreich sowie als Leiter der Region Mittel- und Osteuropa verantwortet er das Robotik-Geschäft, das unter anderem den Da Vinci OP-Roboter anbietet.Dr. Dennis Kundratforscht als Abteilungsleiter bei der Fraunhofer-Einrichtung für Individualisierte und Zellbasierte Medizintechnik IMTE. Unter seiner Leitung entsteht am Fraunhofer IMTE mit dem Lübeck Innovation Hub for Robotic Surgery (LIROS) ein einzigartiges Forschungszentrum mit enger interdisziplinärer Anbindung an das Universitätsklinikum Schleswig-Holstein für roboterassistierte Chirurgie mit einer realistischen OP-Umgebung, einer modernen High-End-Geräteausstattung und individuellen anatomischen Patientenmodellen.

Was begeistert Sie an Robotern in der Medizin?

Dr. Jochen Jung: Die Mischung aus innovativer Technik und Mensch um unseren Patienten die bestmögliche Versorgung zu bieten. Die Technik unterstützt uns hier mit bisher nicht bekannter Präzision am Patienten. Dies hilft mir moderne Strategien bei der Implantation von Hüfte und Knieprothesen überhaupt erst durchzuführen.

Dirk Barten: Roboter-assistierte Operationssysteme faszinieren mich, weil sie die Art und Weise, wie wir Patientinnen und Patienten heute behandeln, verändern. Die Effizienz der roboter-assistieren Chirurgie hilft Operierenden und ihren Pflegeteams, Patientinnen und Patienten minimalinvasiver zu versorgen, was bei vielen Eingriffen Vorteile wie kürzere Erholungszeiten und kürzere Krankenhausaufenthalte mit sich bringen kann. Darüber hinaus kann Robotik weitere Effizienzsteigerungen in Krankenhäusern unterstützen, indem das Personal flexibler eingesetzt werden kann. Sehr spannend für mich ist auch die Zukunftsperspektive: Technologien wie Künstliche Intelligenz, erweiterte Bildgebung und Datenauswertung können die Effizienz in der Chirurgie noch weiter steigern und die Ausbildung unserer Operierenden und Teams unterstützen.

Dr. Dennis Kundrat: Mich begeistert und motiviert seit Anbeginn meiner Karriere die Realisierung von robotischen Plattformen, die neuartige, minimalinvasive Operationstechniken ermöglichen und dabei zu intelligenten Instrumenten werden. Idealerweise ergänzen oder augmentieren diese Plattformen die Fähigkeiten des Menschen komplementär und realisieren damit innovative Versorgungskonzepte. Meine beruflichen Stationen in der Medizinrobotik-Forschung haben mir jederzeit die Möglichkeit gegeben State-of-the-Art Technologien stetig weiterzuentwickeln und damit einen aktiven Beitrag zur Medizin von Morgen zu leisten.

Welche OP-Robotik-Anwendungen nutzen oder entwickeln Sie in Ihrer Organisation?

Dr. Jochen Jung: Ich nutze ein Roboterarm System, welches mir hilft, die vorher erstellte Planung extrem präzise im Operationssaal umzusetzen. Diese besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten, zunächst einer dreidimensionalen Planung sowohl am Hüftgelenk als auch am Kniegelenk und im Operationssaal dann Überbringen der Daten und sehr präzise Durchführung am Patienten. Ich verwende das MAKO Robotic System von der Firma Stryker, MAKO leitet sich vom MAKO Hais ab (Start der Firma als MAKO Robotics in Ft. Lauderdale/FL).

Dirk Barten: Intuitive ist ein weltweit führendes Unternehmen in der minimalinvasiven medizinischen Versorgung und Pionier der roboter-assistierten Chirurgie. Zu unseren Technologien gehören das da Vinci-Operationssystem und das Ion-Endoluminalsystem für die roboter-assistierte Bronchoskopie. Mit Hilfe digitaler Intelligenz können wir unsere hochentwickelten Systeme, fortschrittlichen Lernmethoden und wertsteigernden Services kombinieren, um Ärztinnen und Ärzte sowie ihre Teams dabei zu unterstützen, die Versorgung zu optimieren und die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen. Unsere Technologien ermöglichen minimalinvasive Eingriffe mit hoher Präzision, verbesserten klinischen Ergebnissen und potenziell kürzeren Erholungszeiten für Patientinnen und Patienten, wobei die Systeme immer noch vom Arzt bzw. der Ärztin gesteuert werden und nicht autonom agieren.

Dr. Dennis Kundrat: An unserem Forschungszentrum in Lübeck setzen wir derzeitig kommerzielle Plattformen wie z.B. Medtronic Hugo und Distal Motion Dexter ein, die auch in den OP-Sälen des UKSH vorhanden sind. Schwerpunkte sind dabei neue Trainingstechnologien und die Workflowentwicklung sowie die Entwicklung eigener Plattformen für Prototypen. Dazu gehören innovative robotergestützte, minimal invasive Eingriffe für z.B. die viszerale, orthopädische und Unfallchirurgie . Zudem entwickeln wir neuartige Trainingskonzepte, die die digitale Transformation der manuellen und robotischen Chirurgie (Phantome, VR, AR) aufgreifen und insbesondere den Fachkräftemangel in der Medizin adressieren. Weiterhin beschäftigen wir uns mit Automationskonzepten für mechatronische Assistenzsysteme in der Medizin.

Wie können Kliniken Roboter sinnvoll einsetzen, um die Qualität zu erhöhen?

Dr. Jochen Jung: In meinem Fachbereich der, der Orthopädie eignen sich besonders standardisierbare Operationen, wie z.B. die Implantation von künstlichen Hüft- und Kniegelenken, aber auch Schultergelenken, Wirbelsäulenoperationen (hier das Setzen der Schrauben) oder auch die Implantation von selteneren Gelenken z.B. Ellenbogen Kunstgelenk oder auch am oberen Sprunggelenk. Je komplexer die Operation wird, wie z.B. bei Wechselprothesen sehe ich aktuell die Leistungsfähigkeit der Systeme an ihren Grenzen.

Dirk Barten: Der Einsatz von roboter-assistierten Systemen in Kliniken kann zahlreiche Vorteile bieten, beispielsweise eine erhöhte Präzision. Ausgestattet mit innovativer Technologie skaliert, filtert und übersetzt das da Vinci-Operationssystem die Handbewegungen des Operierenden an der Konsole in präzise Bewegungen der Instrumente. Die EndoWrist-Instrumente können in mehr Freiheitsgraden als die menschliche Hand bewegt werden und bieten damit einen besseren Zugang zur Eingriffsstelle. Das Endoskop bietet dem Operierenden eine bis zu zehnfach vergrößerte HD-3D Sicht. Dies kann bessere Ergebnisse für Patientinnen und Patienten zur Folge haben. Studien zeigen, dass roboter-assistierte Operationen oft zu geringeren Komplikationsraten, weniger Blutverlust und schnelleren Genesungen führen können. Aber auch für Operierende bieten die Systeme Vorteile, beispielsweise bei der Ergonomie, Effizienz durch Standardisierung und veränderte Trainingsmöglichkeiten durch Onlinesimulationen und Telementoring.

Im Bereich der Lungenkrebst-Diagnostik nutzt der hauchdünne, hochflexible Robotik-Katheter des Ion-Systems eine einzigartige Formsensor-Technologie, die es Ärztinnen und Ärzten ermöglicht, in tiefliegende schwer zugängliche Bereiche der Lunge zu gelangen. Dort angekommen, ermöglicht die Stabilität des Systems die Entnahme von Gewebe für die Biopsie mit größerer Präzision und Genauigkeit als bei manuellen Bronchoskopen. Die Fähigkeit von Ion, kleine und schwer zu erreichende Lungenrundherde zu erreichen und Gewebe zu entnehmen, kann dazu beitragen, die Frühdiagnose von Patientinnen und Patienten mit Verdacht auf Lungenkrebs zu verbessern.

Dr. Dennis Kundrat: Die Qualität robotischer Eingriffe ist von multiplen Faktoren abhängig. Für spezifische Fälle, z.B. Prostatektomien, liegen bereits Evidenzen aus Studien vor, die die Vorteile der robotischen im Vergleich zur konventionellen Chirurgie nachweisen. An dieser Stelle ist jedoch anzumerken, dass dieser Nachweis für eine Vielzahl von Fällen noch nicht vollständig erbracht wurde. Zusätzlich – vergleichbar zur manuellen Chirurgie – hängt das Ergebnis signifikant vom robotischen Traininglevel ab. Standard-Trainings werden hier in ausgesuchten Trainingscentern durchgeführt oder basieren möglicherweise zukünftig auf niederschwelligen und kosteneffektiven Ansätzen, die wir z.B. am Fraunhofer IMTE verfolgen. Eine bislang wenig betrachtete Komponente für die Qualität robotischer Eingriffe ergibt sich aus der ethischen Perspektive. Die umfassende Aufklärung von Patientinnen und Patienten im Kontext neuer Technologien sowie das Management von übersteigerten Erwartungen an die neuen Technologien wird bislang wenig berücksichtigt. Langfristig sollten neue Monitoring-Instrumente für die robotische Chirurgie etabliert werden, die die kritische Evaluation derklinischen Outcomes und weiterer Effekte ermöglichen.

Welche Risiken sind beim Einsatz von OP-Robotik zu beachten?

Dr. Jochen Jung: Insgesamt sind die aktuellen Robotiksysteme in der Orthopädie, welche aktuell am Markt sind, bereits relativ ausgereift. Es bestehen durch z.B. der Implantation von zusätzlich notwendigen Antennensystemen/infrarot Reflektoren Komplikationsmöglichkeiten, die insgesamt jedoch aus meiner Erfahrung seit 2017 relativ überschaubar sind. Die alten Robotiksysteme, welche in Beginn der 2000 Jahre (Robodoc, Caspar) im Einsatz waren, zeigten erhebliche Komplikationen. Aus meiner Sicht besteht hier aktuell vor allem ein Problem in der aus-, Weiterbildung von jüngeren Ärzten, die sich teilweise dann vollständig auf das Robotiksystem verlassen und beim Ausfall eines Systems dann relativ hilflos sind. D.h. bei sehr jungen Operateuren, welche direkt mit der Robotik Kontakt haben, sehe ich das Problem dass diese ihre „Skills“ am Ende verlieren. Der Ausfall eines Systems muss immer bedacht sein, sodass immer eine Ablösung der manuellen Fortführung der Operation bestehen muss.

Dirk Barten: Ärztinnen und Ärzte stehen im Mittelpunkt der roboter-assistierten Technologie. Die Systeme fungieren als der verlängerte Arm des Operierenden. Intuitive unterstützt Krankenhäuser, Ärztinnen und Ärzte und OP-Teams bei der Implementierung ihrer Programme für roboter-assistierte Chirurgie. Dabei werden unsere Kunden durch das gesamte Intuitive Ökosystem unterstützt, bestehend aus einem vielseitigen und fortlaufenden Technologie-Schulungsprogramm, ständiger Rufbereitschaft des Technischen Supports und kundenorientierte Wartungsstrategien für höchste Systemverfügbarkeit sowie digitale Tools und Analysen, die dabei unterstützen, Kosten, Nutzung und Ergebnisse zu überblicken und weitere Optimierungspotentiale zu erkennen. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass bei jeder Operation Risiken bestehen, jedoch haben die Chirurginnen und Chirurgen bei einer roboter-assistierten Operation immer die volle Kontrolle.

Dr. Dennis Kundrat: Die Risiken für den Einsatz von robotischen Systemen in der Chirurgie sind vielschichtig. Grundsätzlich gilt, dass ein Großteil der Risiken durch intensives Training des gesamten OP-Teams deutlich gemindert werden kann. Dafür bieten die Hersteller kommerzieller Systeme in der Regel umfassende Schulungen an, so dass im Notfall eine nahtlose Konvertierung zur konventionellen Chirurgie erfolgen kann. Ebenso werden technische Risiken durch abgestimmte Wartungsprogramme gemindert. Nichtsdestotrotz können bei komplexen mechatronischen Systemen auch Störungen im Klinikalltag auftreten, die ggf. den OP-Workflow stören und eine Fortführung des robotischen Eingriffs verhindern. In diesem Zusammenhang ist die vollumfängliche Akzeptanz und das Vertrauen auf Anwender- und Patientenseite entscheiden. Sind diese Punkte nicht erfüllt, weil z.B. häufige Systemausfälle auftreten, die den OP-Workflow wiederkehrend stören, ist das Risiko hoch, dass die Plattformen vom klinischen Personal langfristig nicht akzeptiert werden. Vergleichbare Szenarien haben bereits mehrfach am Markt für die Einstellung von Plattformen gesorgt. Mit dem Einsatz robotischer Systeme, die die multimodale Datenakquise (Bild, Ton, Eingaben) ermöglichen, gehen auch Fragestellungen zu den Risiken im Bereich Datenschutz einher. Hier ist insbesondere die Technikethik gefragt, Risiken im Bereich der Patientenautonomie aber auch der veränderten Arbeitsumgebung für klinisches Personal kritisch zu hinterfragen.

Wie wird OP-Robotik sich auf den Arbeitsmarkt auswirken?

Dr. Jochen Jung: Im Bereich des Operationsareales wird die Robotik aus meiner Sicht aktuell keine wesentliche Reduktion des Personaleinsatzes erbringen. Die aktuellen Systeme sind Assistenzssysteme, welche nur Teilschritte der Operation unterstützen aber keinen Ersatz bieten. Perspektivisch könnte man sich optische Systeme vorstellen, welche dann z.B. Wundhaken halten und dann auch tatsächlich menschliche Arbeitskraft ersetzen könnten. Da die standardisierte Wachheit in einem Operationssaal stark in Grenzen gesetzt sind wird dies sicherlich nicht zu einem früheren Zeitpunkt passieren.

Dirk Barten: Wir wissen, dass der Fachkräftemangel in Kliniken ein Problem darstellt. Die roboter-assistierte Chirurgie kann dazu beitragen, dass das OP-Personal flexibler eingesetzt werden kann, so dass in einigen Fällen weniger OP-Personal benötigt wird und sich das Personal auf andere Aufgaben konzentrieren kann. Bei manchen Eingriffen kann die roboter-assistierte Chirurgie den Krankenhausaufenthalt verkürzen. Dies kann die Belastung des Pflegepersonals verringert und sogar die Versorgung von mehr Patientinnen und Patienten ermöglicht. Der vermehrte Einsatz von roboter-assistierten Operationssysteme kann ergonomische Vorteile für Operierende bieten sowie die Belastung auf das OP-Team verringern.

Dr. Dennis Kundrat:Eine Zunahme der robotischen Chirurgie wird am Arbeitsmarkt neue Anforderungen definieren, jedoch keinen direkten Effekt auf den Fachkräftemangel haben. Dazu gehören insbesondere eine Veränderung der Ausbildungskonzepte für Ärztinnen und Ärzte sowie eine Veränderung der Ausbildungsprogramme und Inhalte für OP-Personal. Dies betrifft auch die gesamte Kommunikation in den OP-Teams (Dezentrale Verteilung des Teams). Es ist zu beobachten, ob die teilweise verbesserte Ergonomie an der Konsole in einer Vielzahl an Eingriffen möglicherweise ein längeres gesundes Arbeiten ermöglicht (Nachweis steht noch aus).

Welche neuen Kompetenzen benötigen im OP arbeitende Personen für den Robotik-Einsatz?

Dr. Jochen Jung: Es muss zunächst eine Ausbildung am System, welches im Einsatz ist erfolgen. Ich selbst darf viele Zertifizierungskurse für den entsprechenden Operateur durchführen. Hierbei ist klar zu erkennen, dass bereits erfahrenen Chirurgen die neue Technik sehr schnell adaptieren und diese Teilschritte, welche durch die Robotik durchgeführt werden, relativ problemlos akzeptieren und die Unterstützung schätzen. Insbesondere das Ungewöhnliche und die Zusammenarbeit mit der Technik bedarf etwas Eingewöhnung, aus Erfahrung zeigt sich jedoch hier eine sehr steile Lernkurve. Ganz besondere Fähigkeiten sind hierzu nicht notwendig.

Dirk Barten: Operateurinnen und Operateure lernen stetig und verbessern ihre Fähigkeiten. Alle Operierende, die mit einem da Vinci-System arbeiten, besitzen alle eine abgeschlossene Arztausbildung, die üblicherweise mit einem umfangreichen Technologie-Trainingsprogramm von Intuitive ergänzt wird. Zudem werden sie im Laufe ihrer Lernkurve von erfahrenen Proktorinnen und Proktoren begleitet. Aber nicht nur die direkten Anwenderinnen und Anwender erhalten Schulungen – da der Einsatz eines da Vinci-Systems eine Teamaufgabe ist, werden Trainingsmodule für sämtliche OP-Teammitglieder angeboten. Es empfiehlt sich, einen Robotik-Koordinator zu etablieren, um die Abläufe rund um die Robotik-Programme in der Klinik zu optimieren.

Dr. Dennis Kundrat:Neben der Teilnahme an entsprechenden Trainingsprogrammen ist die Offenheit, Akzeptanz und Toleranz gegenüber neuen Technologien im Gesundheitswesen essenziell. Im Rahmen meiner beruflichen Stationen konnte ich dabei keine, wie vielleicht erwartet, Abhängigkeit von Generationen feststellen. Die robotischen Plattformen – allesamt komplexe mechatronische Systeme – erfordern die kontinuierliche Aneignung neuer Skills für den Aufbau, die Einrichtung und die Verwendung im klinischen Alltag. Darüber hinaus muss eine Anpassung des OP-Management an die neuen Technologien und ein verändertes Notfallmanagement erfolgen (Konvertierung zu konventionellen Eingriffen muss etabliert sein), um mit den klinischen Robotik-Programmen einen nachhaltigen Erfolg zu erzielen und OP-Teams langfristig weiterzuentwickeln.

Weitere Informationen zum Thema

Auf dem ATLAS befinden sich weitere Artikel und Science Digests zu OP-Robotik und anderen Anwendungsgebieten im Gesundheitswesen:

• Knie-OP-Roboter – ein Gewinn für alle Parteien? Link
• Mikro- und Nanoroboter: Science-Fiction oder bald Realität? Link
• Robotik in der häuslichen Pflege: Wie können Pflegekräfte entlastet werden? Link

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