Ausdauernd und vernetzt Wie Roboter die Chirurgie verändern

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Eine schnellere Operation, kürzere Narkosezeiten und rasche Erholung: Robotereinsatz in der Chirurgie bietet Vorteile. Doch die Technik dahinter ist komplex und Anwender müssen sich mit den rechtlichen Grundlagen vertraut machen.

Roboter ermüden nicht, ihre Greifarme beginnen auch nach stundenlangem Einsatz nicht zu zittern. Doch Ausdauer ist nur einer ihrer Vorteile im Operationssaal. Robotergesteuerte Skalpelle können kleinste und feinste Schnitte vornehmen, so dass minimalinvasive Operationen optimiert werden. Patienten erholen sich so schneller. Kameras übermitteln in Echtzeit dreidimensionale Bilder des Eingriffs, die sich um ein Mehrfaches vergrößern lassen. Der Einsatz dieser innovativen Technik macht es möglich, Operationszeiten und damit auch die Dauer der Narkose zu verkürzen.

Ein Robotersystem besteht aus dem Patientenwagen, einem Rechnerturm und der Chirurgenkonsole. Denn Roboter arbeiten nicht autonom, sondern unterstützen die Arbeit erfahrener Chirurgen. Diese sitzen an der Konsole - durchaus auch mehrere Meter vom Operationstisch entfernt - und steuern die einzelnen Instrumente. Dabei können sie eine entspannte Haltung einnehmen, statt sich lange Zeit über den OP-Tisch beugen zu müssen.

Medizinische Roboter verfügen über viel Feingefühl: Wenn der Operateur seine Hand an der Steuerung einen Zentimeter bewegt, kann der Roboter dies in einen Schnitt von nur einem Millimeter am Patienten umsetzen. Motoren mit niedrigen Drehzahlen und moderatem Drehmoment erlauben es, die Roboterarme auch bei geringen Geschwindigkeiten präzise zu kontrollieren.

Schnittstelle Mensch zu Maschine ist komplex

Die Zusammenarbeit ist wechselseitig: Roboter übertragen dem Chirurgen neben Patientendaten auch Details des Operationsvorgangs, etwa den Widerstand der Haut oder des Gewebes. Dieser kann seine Kraft, die er auf die Schnittstelle zum Skalpell ausübt, dementsprechend anpassen. Das computergestützte System simuliert den haptischen Eindruck einer echten Handbewegung mit einem realen Skalpell.

Der Roboter ist darauf angewiesen, die richtigen Befehle zu erhalten. Weil die Programmierung und das Design der Schnittstelle von Mensch zu Maschine komplex sind, müssen die Anwender entsprechend trainiert sein. Um mit Roboterassistenz operieren zu dürfen, wird eine umfassende Ausbildung vorausgesetzt, die auch Simulationstrainings und Hospitanzen bei erfahrenen Chirurgen beinhaltet. Der Umfang der Schulung wird von den Herstellern festgelegt und kann bis zu 250 Trainingseinheiten umfassen. Selbst erfahrene Operateure benötigen Monate oder gar Jahre, bis sie die neue Technik beherrschen.

Der technische Fortschritt der Medizintechnik hat die Gesetzgebung überholt. Dennoch handelt es sich keineswegs um einen rechtsfreien Raum: Für Hersteller und Entwickler ist die Medical Device Regulation (MDR) der Europäischen Union verpflichtend. Sie definiert Ansprüche an die Leistung und Sicherheit von Robotern im medizinischen Einsatz. Für Roboter für invasive Eingriffe kommt die IEC 80601-2-77 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) zum Tragen. Diese internationale Norm für Systeme zur roboterunterstützten Chirurgie formuliert Vorgaben für die maximal zulässigen Risiken, etwa bei der Bewegungskontrolle. Der Roboter muss die Bewegungen des Bedienenden in die richtige Richtung und mit der richtigen Geschwindigkeit umsetzen.

Sicherheit dank der IEC-Norm 80601-2-77

Außerdem schreibt die IEC-Norm vor, dass das System präventive Stopps auslösen muss, etwa wenn die Sicht der Kamera auf den Operationsbereich behindert wird. Alle Instrumente verharren dann sofort an ihrer derzeitigen Position. Kommt es zu Komplikationen oder technischen Störungen, wird darüber hinaus ein Notstopp eingeleitet: Alle Vorgänge des Robotersystems kommen zum Stillstand. Die Vorgaben dienen der Sicherheit und Unversehrtheit der Patientinnen und Patienten.

Die gleiche Richtlinie definiert auch, dass das medizinische Personal im Umgang mit der Technik geschult werden muss. Denn ein unvertretbares Risiko wäre, dass die Information vom Menschen an die Maschine falsch übertragen wird. Deshalb bietet TÜV Süd Kurse für Personen, die im medizinischen Umfeld mit Robotern arbeiten. Auch für Hersteller führt TÜV Süd Fortbildungen durch, etwa zur Sicherheit gegenüber Datenverlust oder zu Angriffen von Hackern.

Typische Anwendungen für robotergestützte Operationen

Im Alltag von Kliniken entlasten medizinische Roboter Chirurgen bereits heute deutlich. Weil sie die Qualität der Eingriffe erhöhen, profitieren auch die Patienten. Typische Anwendungen für robotergestützte Operationen sind die Hirnchirurgie, Eingriffe in der Inneren Medizin und der Urologie. Ein weiteres Einsatzgebiet ist noch wenig entwickelt: Die Telechirurgie. Hier sitzt der Operateur an einem Ort, der Patient befindet sich an einem anderen – womöglich tausende Kilometer entfernt. Der Chirurg steuert den operierenden Roboter aus der Ferne.

Spezialisten für schwierige Fälle müssen nicht mehr eingeflogen werden, die Operation kann zeitnah stattfinden. So können Eingriffe auch an Orten erfolgen, die bisher medizinisch schlecht versorgt sind, etwa in Entwicklungsländern. Bisher ist die Anwendung in der Telemedizin noch selten. Doch je schneller die Digitalisierung und Technologisierung der Medizin voranschreitet, desto wahrscheinlicher werden solche Einsätze künftig. (heh)

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* Dr. Klemens M. Thaler ist Group Leader bei TÜV SÜD.

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