Ihr Roboterchirurg wird Sie jetzt sehen

Neben der Verfeinerung der STAR-Nahttechnik bringt Krieger dem Roboter eine weitere Fähigkeit bei: die Tumorentfernung3. Wie zuvor verwenden Krieger und seine Kollegen Infrarotmarker, aber dieses Mal, um Bereiche mit Krebsgewebe zu markieren. Der Roboter schneidet diese Bereiche dann selektiv mit einer beheizten Elektrodenspitze ab. Erste Tests an Schweinegewebe haben gezeigt, dass STAR Tumore entfernen und Gewebe so präzise schneiden kann wie Chirurgen – eine entscheidende Fähigkeit, denn wenn auch nur ein paar Tumorzellen zurückbleiben, könnte der Krebs zurückkehren. „Man muss unglaublich präzise sein, um keinen Tumor zurückzulassen und kein gesundes Gewebe herauszuschneiden“, sagt Krieger.

Die Reparatur von Herzklappen stellt auch erfahrene Chirurgen auf die Probe, unter anderem wegen der Herausforderung, die chirurgischen Instrumente auf engem Raum richtig zu positionieren. Diese Schwierigkeit war es, die Dupont und sein Team dazu veranlasste, einen autonomen Roboter für diese Aufgabe zu entwickeln. Die Lernkurve für die Ingenieure des Projekts war steil, sagt Dupont. Um das chirurgische Risiko zu minimieren, musste der kleine Roboter des Teams seine präzise Reise von der Basis des Herzens bis zur defekten Klappe absolvieren, während das Herz der Person schlug, was bedeutet, dass er sich in einer Umgebung bewegt, die in ständiger, heftiger Bewegung ist.

Das Team gab dem Roboter eine detaillierte Karte eines typischen Herzens, einschließlich der Positionen bestimmter Gefäße und Klappen. Der Roboter nutzt diese Informationen als grobe Richtschnur bei jedem Eingriff. Aber das Gerät ist auch sehr anpassungsfähig und nutzt Eingaben von eingebauten Berührungs- und Bildsensoren, um Klappenlecks in jedem Herzen zu lokalisieren. Um die genaue Position zu bestimmen, macht der Roboter wiederholte sanfte Klopfkontakte mit der Herzwand, „wie Kakerlaken, die mit ihren Fühlern klopfen“, sagt Dupont. In Tierversuchen in diesem Jahr navigierte der Roboter in 95 % der Fälle erfolgreich von seinem Eintrittspunkt zum beschädigten Klappenbereich4.

Eine langsame, stetige Revolution

Die Forscher hoffen, dass die autonome Chirurgie spezialisierte Eingriffe für viel mehr Menschen zugänglich machen wird. In den Vereinigten Staaten ist „die Verteilung der Chirurgen über das Land nicht gleichmäßig“, sagt die Urologin Kirsten Greene von der University of California in San Francisco. „Es gibt viele Gebiete, in denen die Menschen keinen Zugang haben.“ Das Gleiche gilt für Länder rund um die Welt. Die Unterstützung durch autonome Roboter könnte helfen, einige dieser Lücken in der chirurgischen Expertise zu schließen. Die Technologie könnte auch die Zeit verkürzen, die angehende Chirurgen brauchen, um ihr Handwerk zu erlernen, sagt Garg. Roboter könnten es ihnen ermöglichen, komplexe Eingriffe mit weniger Ausbildungsjahren durchzuführen.

Roboterchirurgen können noch nicht einen ganzen Eingriff von Anfang bis Ende durchführen. „In einem Jahrzehnt könnten bestimmte regelmäßige Eingriffe automatisiert werden“, sagt Garg. Zum Beispiel „Operationen, die sehr hochvolumig sind – Gallenblasenentfernung, Appendektomie.“ Aber das ist noch in weiter Ferne, denn Chirurgen sind immer noch viel besser als Roboter darin, ihre bisherigen Erfahrungen abzuwägen, um komplexe chirurgische Entscheidungen zu treffen, etwa was zu tun ist, wenn sich ein Blutgefäß an einer anderen Stelle befindet als erwartet. „Wenn man ein kontextuelles Verständnis braucht, fangen Roboter sehr schnell an zu schwächeln“, sagt Garg. Es ist sehr wahrscheinlich, dass autonome chirurgische Geräte allmählich in die klinische Praxis Einzug halten werden, so wie Funktionen wie der Tempomat und später Spurhaltesysteme ihren Weg in die Autos gefunden haben, bevor sie vollständig selbstfahrend waren. Zusätzlich zu den etablierten Assistenzrobotern wie Da Vinci weist Krieger darauf hin, dass Roboter auch für Eingriffe wie Knochendurchtrennungen und Bestrahlungen bei der Krebsbehandlung eingesetzt werden.

Selbstgesteuerte Roboter könnten auf chirurgischen Werkzeugen aufbauen, die in einigen Krankenhäusern bereits vorhanden sind, was zu einer Beschleunigung der Automatisierung beitragen könnte. Einige von Gargs Entwürfen können zum Beispiel an das Da-Vinci-Robotersystem angeschlossen werden, das weltweit für mehr als sechs Millionen menschengeführte Operationen verwendet wurde. „Wenn man eine etablierte Roboterplattform hat“, sagt Dupont, „kann man diese Ebenen der Autonomie langsam hinzufügen.“ Allerdings müssen die Forscher bei jedem Schritt beweisen, dass ihre Geräte für den klinischen Einsatz bereit sind. Es ist eine Sache, Fleischstücke in einer Schale oder sogar bei einem Tier auf dem OP-Tisch zusammenzufügen, aber es ist etwas ganz anderes, dasselbe bei Menschen zu tun, sagt Garg – die Fehlertoleranz ist verschwindend gering.

Die Möglichkeit einer stärkeren Automatisierung wirft bereits Fragen darüber auf, wie sich die Rolle des Chirurgen entwickeln wird, wenn intelligente Roboter die kniffligsten Manöver übernehmen. Die meisten in diesem Bereich sehen immer noch einen Platz für Chirurgen – obwohl sie zu vollendeten Managern werden müssen, die ihr Können nicht nur bei bestimmten Eingriffen unter Beweis stellen, sondern auch bei der Verwendung einer Reihe von automatisierten Werkzeugen, um den besten Effekt zu erzielen. „Ich glaube nicht, dass man Menschen überflüssig macht. Man versetzt sie auf die nächste Ebene, wo sie mehr wie ein Dirigent agieren“, sagt Hoyte. Garg stimmt dem zu: „Für das große Ganze braucht man einen Menschen in der Kontrolle.“

Das ist ihr Plan, zumindest für den Moment. Aber wenn autonome Roboterchirurgen in großem Maßstab eingesetzt werden, könnten sie sich auf unerwartete Weise weiterentwickeln. Garg entwickelt zum Beispiel selbstgesteuerte Roboter, die aus ihren Fehlern und Erfolgen lernen, ähnlich wie Menschen, und so den menschlichen Vorteil verringern. Letztendlich könnten Roboter die Erkenntnisse, die sie in Hunderten von Einsätzen gewonnen haben, mit allen anderen Robotern in einem riesigen Netzwerk teilen und so ihre Leistung steigern. „Man kann all diese Systeme miteinander verbinden. Wenn also eine ungewöhnliche Anatomie behandelt wird, wäre dieses Fallwissen auch anderswo verfügbar“, sagt Dupont. Aber diese Art des Informationsaustauschs ist noch ein weiter Weg. Im Moment, so betont Dupont, sollen autonome Roboter den menschlichen Chirurgen unterstützen, nicht in den Schatten stellen. „Wenn man ein System hat, das den Chirurgen schneller auf der Lernkurve nach oben bringt und ihm hilft, Teile des Eingriffs durchzuführen, dann ist das der eigentliche Vorteil.“