Bei der robotergestützten Chirurgie stößt der Operateur über Manipulatoren Aktionen an, die vom Roboter hochpräzise mit chirurgischen Instrumenten ausgeführt werden.

Bei der robotergestützten Chirurgie stößt der Operateur über Manipulatoren Aktionen an, die vom Roboter hochpräzise mit chirurgischen Instrumenten ausgeführt werden. (Bild: WWU - Peter Leßmann)

Es ist ein großer Erfolg für die robotische Mikrochirurgie. Am Zentrum für Muskuloskelettale Medizin der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster sind die ersten vollständig robotergestützten mikrochirurgischen Eingriffe an Menschen durchgeführt worden. Die Wissenschaftler dort haben eine Operationsmethode entwickelt, bei der ein neuartiger und speziell für die Mikrochirurgie konzipierter Operationsroboter mit einem robotischen Mikroskop vernetzt wird. Das ermöglicht eine komplette Entkopplung des Operateurs vom Operationsfeld.

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Chirurg sieht OP-Feld über ein Augmented Reality Headset

Während der Operation nimmt der Roboter, das in Italien entwickelte Symani Surgical System von Medical Microinstruments, die menschlichen Bewegungen der Hände über ein elektromagnetisches Feld und Joysticks auf. Die Bewegungen des Operateurs führt der Roboter mit einer bis zu 20-fachen Verkleinerung über winzige Instrumente aus und eliminiert dabei vollständig das Zittern der Hände.

Mit dem Operationsroboter ist ein robotisches Mikroskop der Firma BHS Technologies verbunden, der das Operationsfeld über ein „3D Augmented Reality Headset“ mit zwei hochauflösenden Monitoren darstellt. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes binokulares Headset, das in der Lage ist, die reale Welt mit virtuellen Informationen zu kombinieren.

So werden die Kopfbewegungen des Chirurgen erfasst und auf den Roboter übertragen, sodass auch komplizierte Blickwinkel auf den zu operierenden Bereich möglich sind. Zusätzlich kann der Operateur über Kopfgesten verschiedene Menüs ansteuern und Funktionen des Roboters ausführen, ohne dabei die Hände zu benutzen.

Winzige Gefäße miteinander verbinden

„Das neue Operationsverfahren ermöglicht es uns, viel feiner und präziser zu arbeiten als es mit konventionellen Operationstechniken möglich ist“, betont Privatdozent Dr. Maximilian Kückelhaus, der die Methode entwickelt hat. „Dadurch wird weniger Gewebe zerstört und die Genesung verläuft schneller.“ Das Verfahren setzen die Experten beispielsweise bei Brustkrebspatientinnen ein, die komplexe Brust-Rekonstruktionen benötigen, oder nach Unfällen, bei denen Patienten Gewebetransplantate brauchen. Mit Hilfe des Roboters und des robotischen Mikroskops können die Mikrochirurgen beispielsweise feinste anatomische Strukturen wie Blutgefäße, Nerven oder Lymphbahnen mit einem Durchmesser von oft nur 0,3 Millimeter wieder miteinander verbinden.

Dr. Maximilian Kückelhaus präsentiert bei einem „Trockentraining“ das neue Verfahren. Der Operationsroboter (rechts) ist mit einem robotischen Mikroskop (links) vernetzt.
Dr. Maximilian Kückelhaus präsentiert bei einem „Trockentraining“ das neue Verfahren. Der Operationsroboter (rechts) ist mit einem robotischen Mikroskop (links) vernetzt. (Bild: WWU - Peter Leßmann)

Die neue Technik bietet zudem den Vorteil einer entspannten Körperhaltung für den Operateur, die sonst häufig über mehrere Stunden hinweg in einer anstrengenden Position operieren müssen. „Da wir bei den Eingriffen nun komplett entkoppelt vom Patienten operieren können, haben wir eine deutlich bessere Ergonomie. Dies schützt uns wiederum vor Ermüdung, sodass sich die Konzentration über viele Stunden aufrechterhalten lässt. In ersten Studien an den Systemen vor dem Einsatz im OP konnten wir bereits die positiven Auswirkungen auf die Operationsqualität und Ergonomie belegen“, sagt Tobias Hirsch, Lehrstuhlinhaber für Plastische Chirurgie an der WWU.

Weitere Details des neuen Verfahrens zeigt das folgende Youtube-Video:

OP-Roboter fliegt zur ISS

Durch die Entkoppelung von Operateur und OP-Feld ergeben sich Möglichkeiten für eine neue Telemedizin, bei der Chirurg und Patient - potenziell - weit voneinander entfernt sein können. Das könnte nicht nur auf der Erde interessant sein zum Beispiel für abgelegene und wenig erschlossene Gebiete, sondern zum Beispiel auch für Weltraummissionen. Einen ersten Schritt in diese Richtung will die US-Weltraumbehörde NASA bald gehen. 2024 soll ein miniaturisierter OP-Roboter namens MIRA (Miniaturized in vivo Robotic Assistant) zur Internationalen Raumstation ISS starten.

Der ultrakompakte Roboterarm passt in einen Container von der Größe einer Mikrowelle und soll auf der ISS für Experimente genutzt werden, wie zum Beispiel chirurgischen Schnitten an simuliertem Gewebe. "MIRA wurde entwickelt, um die Fähigkeiten eines herkömmlichen OP-Roboters in einer miniaturisierten Verpackung zur Verfügung zu haben", sagt John Murphy, CEO des Herstellers Virtual Incision aus dem US-Bundesstaat Nebraska.

Der weniger als ein Kilogramm schwere Roboterarm soll aufgrund seiner hohen Beweglichkeit in der Lage sein, das OP-Feld aus allen  Richtungen zu erreichen, ohne dass dafür ein "Redocking" der Basis des Arms notwendig ist. Das folgende Youtube-Video zeigt MIRA bei Versuchen auf der Erde:

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