Was vor nur 100 Jahren in der Science Fiction verwurzelt erschien, ist jetzt ein integraler Bestandteil der modernen Medizin: Robotik in der Chirurgie. Die Literatur und die Anwendungen der roboterassistierten Chirurgie erweitern sich schnell und weisen für alle Fachgebiete ein vielversprechendes Potenzial auf.
Lassen Sie uns die Anwendungsfälle und Vorteile der roboterassistierten Chirurgie, die häufigsten roboterassistierten chirurgischen Eingriffe und die Faktoren für zukünftige und aktuelle Trends untersuchen.
Was ist roboterassistierte Chirurgie?
Roboterassistierte Chirurgie bezieht sich auf die Verwendung eines robotergestützten Systems zur Durchführung von Verfahren durch einen Chirurgen. Diese Verfahren sind in der Regel minimalinvasiv und erzielen eine größere Präzision als herkömmliche, von Menschen geführte Methoden.
Während robotergestützte Systeme wichtige Bestandteile dieser Operationsverfahren sind, können sie nicht unabhängig funktionieren. Menschliche Chirurgen und Experten agieren nach wie vor hinter den Kulissen oder neben Robotern, um sie zu programmieren und die Kontrolle zu behalten. Ein Sermo-Mitglied sagt:“ Die meisten Patienten und viele Ärzte denken, dass man einfach einen Knopf auf dem Laser drückt, um eine Kataraktoperation durchzuführen, und dass sie alle gleich sind und die Operation keine Fähigkeiten erfordert.“ Menschliche Aufsicht und Tätigkeiten hinter der roboterassistierten Chirurgie sind wichtige Bestandteile des Prozesses.
Die Entwicklung der Robotik in der Chirurgie
Die Rolle der Robotik in der Medizin hat sich seit ihren Anfängen exponentiell entwickelt. Ein Arzt auf Sermo sagt:“ Die Technologie hinter der roboterassistierten Chirurgie ist unglaublich. Ich habe Mitte der 90er mit der Durchführung von roboterassistierten Operationen begonnen, als das intuitive Operationssystem erstmals auf den Markt kam.”
1985 führte Dr. Yik San Kwoh neurochirurgische Biopsien mit dem Programmable Universal Machine for Assembly 200 (PUMA) durch, wobei ein Chirurg erstmals eine robotergestützte Plattform an einem menschlichen Patienten einsetzte. Professor Brian Davies von Imperial College London passte PUMA kurz danach für Urologie- und Prostataverfahren an.
1994 erhielt AESOP 1000 — das erste Roboterarm-Modell — die FDA-Zulassung. Vier Jahre später führte Computer Motion das ZEUS-System ein, das von Chirurgen kontrollierte Arme und Instrumente bot. Im selben Jahr verwendeten Chirurgen der Cleveland Clinic die ZEUS-Plattform erstmals für ein Eileiter-Anastomoseverfahren.
2001 markierte Operation Lindbergh einen wichtigen Meilenstein in der roboterassistierten Chirurgie: Chirurgen nutzten den ZEUS-Roboter und das SOCRATES Telecollaboration-System, um in Straßburg, Frankreich, von New York aus eine Cholezystektomie durchzuführen. Jacques Marescaux führte das 54-minütige Verfahren ohne technische Probleme oder spürbare Verzögerung durch.
Ungefähr zur gleichen Zeit (2000) hat die FDA den ersten da Vinci-Roboter zugelassen — heutzutage einer der häufigsten in der Branche. Er zeichnete sich durch drei Arme aus: einer für das Endoskop und zwei für Instrumente. 2002 wurde von der FDA in Anerkennung der Vorteile eines zusätzlichen Instruments eine vierarmige Version zugelassen.
Springen wir in die Gegenwart und sehen uns das neueste und fortschrittlichste Modell — da Vinci 5 — des Branchenführers Intuitive Surgical an. Es übertrifft die vorherigen Modelle mit fortschrittlicher Bildgebung, gesteigerter Geschicklichkeit der Instrumente und verbesserter Ergonomie. Andere roboterassistierte Tools sind dem da Vinci 5 sehr ähnlich, wobei die Medizinprodukte-Branche zunehmend vom Wettbewerb geprägt ist.
Vorzüge der roboterassistierten Chirurgie: 3 Vorteile
Neue Studien zeigen, dass die roboterassistierte Chirurgie die Ergebnisse der Patienten verbessert, die Aufenthaltsdauer im Krankenhaus reduziert und die chirurgische Ermüdung verringert. Hier ein tieferer Blick auf die Vorteile der roboterassistierten Chirurgie:
1. Verbesserte Ergebnisse für die Patienten
Die roboterassistierte Chirurgie reduziert sowohl intraoperative als auch postoperative Komplikationen. Daten aus 18 randomisierten kontrollierten Studien zeigen beispielsweise, dass eine roboterassistierte radikale Prostatektomie im Vergleich zu einer offenen radikalen Prostatektomie zu weniger biochemischen Rezidiven und kurzfristigen Verbesserungen bezüglich der Qualität der Erholung und der Schmerzen (bis zu sechs Wochen postoperativ) führt.
2. Kürzere Krankenhausaufenthalte
Die roboterassistierte Chirurgie führt oftmals zu kürzeren Krankenhausaufenthalten als herkömmliche offene Eingriffe. Dies führt zu verringerten Hospitalisierungskosten.
Eine Studie mit 29 Chirurgen in neun britischen Krankenhäusern ergab, dass Patienten, bei denen roboterassistierte Operationen durchgeführt wurden, durchschnittlich acht Tage im Krankenhaus verbrachten — zwei Tage weniger, als bei herkömmlichen offenen Eingriffen. Die Studie zeigte ebenso, dass mit der roboterassistierten Chirurgie eine Reduktion der Wiederaufnahmeraten von 52 % erzielt wurde.
3. Verringerte chirurgische Ermüdung
Erschöpfung ist eng mit Fehlern bei Operationen verbunden. Roboterassistierte chirurgische Systeme helfen, die Erschöpfung der Chirurgen durch ergonomische Erweiterungen, minimale Bewegungseinschränkungen der Instrumente, komfortables Sitzen und stabile Visualisierung zu reduzieren.
Eine Studie zur roboterassistierten Chirurgie, die im Journal of Gastrointestinal Surgery veröffentlicht wurde, zeigte, dass roboterassistierte Verfahren im Vergleich zu einer Standard-Laparoskopie beständig die Muskelaktivierung verringern (mit EMG gemessen) und die mentale Belastung reduzieren (gemessen anhand von NASA-TLX und Herzfrequenz). Das bedeutet Ärzte mit mehr Energie und besseren Ergebnissen.
3 Trends in der Robotik für Chirurgen
Die Literatur und die Anwendungen im Hinblick auf Operationsroboter nehmen schnell zu. Hier sind drei Trends in diesem Bereich und der Zukunft der roboterassistierten Chirurgie:
1. Miniaturisierte Robotersysteme
Je kleiner die Robotersysteme sind, desto geringer sind die Auswirkungen eines chirurgischen Traumas, was mit der erhöhten Präzision einhergeht.
Die Miniaturisierung bietet gegenüber einer offenen Operation deutliche Vorteile. In einer prospektiven Studie, die in Diseases of the Colon & Rectum veröffentlicht wurde, verzeichneten 30 Patienten, die sich einer rechts- oder linksseitigen Kolektomie mit einem miniaturisierten, roboterassistierten chirurgischen System unterzogen haben, keinen Wechsel zu einem offenen chirurgischen Eingriff, keine systembedingten unerwünschten Ereignisse sowie eine geringe allgemeine Morbiditätsrate. Darüber hinaus hat der mittlere Krankenhausaufenthalt der Patienten nur zwei Tage betragen.
2. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen
Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen (ML) revolutionieren die roboterassistierte Chirurgie über die Fachrichtungen hinweg. Sehen wir uns einige Anwendungsfälle an:
Patientenspezifische Positionierung des Implantats bei Knie-/Hüftendoprothetik
Das MAKO-Robotersystem nutzt KI, um präoperative CT-Scans in 3D-Gelenkmodelle umzuwandeln. Seine ML-Algorithmen optimieren die Implantatgröße, die Ausrichtung und das Gleichgewicht des Gelenkbands bei Knie- und Hüftendoprothesen.
Die in PLOS One veröffentlichte Forschung zeigt die verbesserte Genauigkeit der Technologie bei der Positionierung der Komponenten mit einer reduzierten Glenoid-Fehlposition von 68,6 % auf 15,3 % bei einer Schulterarthroplastik.
KI-geführte 3D Augmented Reality (AR) bei einer Nierentransplantation
KI Computer Vision-Module verarbeiten präoperative CT-Scans, um 3D-Rekonstruktionen des Gefäßsystems des Empfängers zu generieren. Die AR überlagert diese Rekonstruktionen intraoperativ auf der Roboterkonsolen-Ansicht, wobei sie sich der Echtzeit-Instrumentenverfolgung anpasst und genauere Bewegungen ermöglicht.
KI-verbesserte Platzierung der Glenoid-Komponenten bei einer Schulterarthroplastik
Bei Schultertotalendoprothesen kombiniert die KI-Software präoperative CT- oder MRT-Daten mit einer Echtzeitverfolgung. Sie führt die Roboterarme bei der Vorbereitung des Knochens und der Platzierung der Glenoid-Implantate basierend auf den vorhandenen Bildern des Gelenks.
3. Telechirurgie
Chirurgen führen immer mehr Fernoperationen durch. Zu den aktuellen Systemen mit Telechirurgie-Potenzial zählen weltweit:
Hinotori
Hinotori ist ein roboterassistiertes Chirurgiesystem mit mehreren Ports und einem Ausleger. In August 2020 wurde Hinotori von der Pharmaceuticals and Medical Devices Agency (PMDA) in Japan für die Nutzung in der Urologie zugelassen. Oktober 2022 wurde die Zulassung auf die Bereiche Gynäkologie und Allgemeinchirurgie erweitert.
Zwei Vergleichsstudien — eine im Journal of Robotic Surgery veröffentlicht und die andere im Journal of Endourology — mit dem da Vinci-System zur partiellen Nephrektomie und radikalen Prostatektomie ergaben bezüglich der perioperativen Ergebnisse keine Unterschiede.
KangDuo
SuZhou KangDuo Robot Co. entwickelte das KangDuo Surgical Robot System (KD-SR-01) als robotergestütztes Operationssystem für urologische Eingriffe.
Eine prospektive, randomisierte Studie mit 100 Patienten ergab bei einer partiellen Nephrektomie bei T1a-Läsionen eine Nicht-Unterlegenheit des KangDuo-Systems gegenüber dem da Vinci-System. Ein weiterer Vergleich von Da Vinci und KangDuo bei roboterassistierter radikaler Prostatektomie ergab ähnliche onkologische und funktionelle Ergebnisse, obwohl die Operationszeit mit KangDuo länger war.
Microport Medbot
MicroPort MedBot Robotic Systems umfasst mehrere roboterassistierte Chirurgie-Plattformen und Toumai von MicroPort bietet die größte Serie von Telechirurgie-Verfahren bei Menschen. Während einer laparoskopischen Ligation der Vena testicularis am Xinjiang Kezhou People’s Hospital wurde die Konsole von einem Chirurgen am Telemedical Center of the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University — nahezu 3.800 Kilometer entfernt — aus gesteuert.
4 häufige roboterassistierte chirurgische Eingriffe
Ein Arzt auf Sermo erläutert: “Urologische, thorakale und gynäkologische Verfahren werden mit roboterassistierten Systemen tatsächlich ziemlich gut durchgeführt.” Hier sind einige Beispiele für häufig durchgeführte roboterassistierte chirurgische Eingriffe:
1. Gynäkologische Chirurgie
Chirurgen führen häufig roboterassistierte Hysterektomien durch. Eine im Journal of Robotic Surgery veröffentlichte Metaanalyse zeigt, dass eine roboterassistierte Hysterektomie im Vergleich zu einer offenen Operation mit einem kürzeren Krankenhausaufenthalt, reduziertem Blutverlust und weniger Komplikationen verbunden ist.
2. Urologische Chirurgie
Eine im Medical Science Monitor veröffentlichte Forschungsstudie zeigt, dass roboterassistierte Prostatektomien im Vergleich zu laparoskopischen und offenen Prostatektomien zu vermindertem Blutverlust, reduzierten Transfusionsraten und einer höheren Rate von Nerven aussparenden Verfahren führen.
3. Herzchirurgie
Eine Gruppe von Forschern fand heraus, dass roboterassistierte Mitralklappenreparaturen im Hinblick auf die Sicherheit mit konventioneller Sternotomie und anderen minimalinvasiven Eingriffe vergleichbar sind. Aber die Forscher weisen auf die Vorteile der Technologie bezüglich reduziertem Vorhofflimmern, kürzeren Aufenthalten auf der Intensivstation und im Krankenhaus, geringeren Schmerzen und schnelleren Genesungszeiten hin.
4. Orthopädische Chirurgie
Ein im Journal of Clinical Medicine veröffentlichte Studie assoziiert roboterassistierte Hüfttotalendoprothesen (THA) mit verbesserten radiologischen Ergebnissen, insbesondere bei der Positionierung der Azetabulumkomponente. Sie assoziiert die Unterstützung durch einen Roboter ebenso mit reduzierten Raten von Beinlängendiskrepanz. Die funktionellen Ergebnisse zwischen roboterassistierten und konventionellen THA bleiben ohne beständigen Vorteil bezüglich der von Patienten berichteten Messgrößen für den Behandlungserfolg jedoch mehrdeutig.
Werden Roboter Chirurgen ersetzen?
Der Einsatz von Robotern, die Operationen und andere Verfahren durchführen, nimmt zu. Analysten schätzen das Wachstum des Marktes für roboterassistierte chirurgische Geräte von 7,84 Milliarden US-Dollar in 2024 auf 8,89 Milliarden US-Dollar in 2025 mit einer kumulierten jährlichen Wachstumsrate von 13,4 %.
Aber ein boomender Bereich bedeutet keine Übernahme. Robotergestützte Systeme sind nicht autonom, was bedeutet, dass zu deren Bedienung menschliche Chirurgen und Experten erforderlich sind. Obwohl die Zukunft der roboterassistierten Chirurgie ungewiss ist, können wir erwarten, dass diese Systeme in absehbarer Zukunft von Menschen abhängig sein werden.
Darüber hinaus funktioniert die Robotik nicht in jedem Fachgebiet. Ein Arzt auf Sermo teilt mit: “Ich bin allgemeiner bariatrischer Chirurg und habe herausgefunden, dass mich die roboterassistierte Chirurgie tatsächlich langsamer gemacht und letzten Endes viel mehr pro Fall gekostet hat. Andere Fachgebiete unterscheiden sich.“ Und einer Sermo-Umfrage zufolge wird die Robotik nur von 8 % der Ärztinnen und Ärzte in ihren Praxen verwendet, während Technologien wie KI und Telemedizin häufiger vorkommen.
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Häufig gestellte Fragen
Ist die roboterassistierte Chirurgie besser als die herkömmliche Chirurgie?
Es existiert keine besondere Debatte, was besser ist. Die roboterassistierte Chirurgie ist nicht „besser“ oder „schlechter“ als die herkömmliche Chirurgie, sondern ein Tool, das zu berücksichtigen ist. Bei bestimmten Verfahren assoziieren die Forscher die Unterstützung durch einen Roboter mit reduzierter Aufenthaltsdauer im Krankenhaus, verringerten Kosten und besseren Ergebnissen für die Patienten.
Ist eine roboterassistierte Operation sicher?
Das Risiko variiert je nach Eingriff. Während die Mehrzahl der roboterassistierten Operationen deutlich geringe Komplikationsraten aufweist, können bestimmte, sich entwickelnde Technologien — wie die Telechirurgie — mehr Risiken bergen.
Können Roboter eine Operation ohne einen Chirurgen durchführen?
Der Hauptnachteil der roboterassistierten Chirurgie ist, dass sie nach wie vor die Beaufsichtigung durch einen Menschen erfordert. Da die Autonomie der Robotersysteme mit fortschreitender Technologie weiter zunimmt, steht das erste vollständig autonome chirurgische System bevor.
