OP der Zukunft: Technik im Dienste des Chirurgen

Interview mit Prof. Erwin Keeve, Fachgebiet Navigation und Robotik, Charité Berlin

01/09/2016

Wenn es um die Zukunft der Medizin geht, wird oft gefragt, wie wir gerne behandelt werden wollen. Auf der anderen Seite stellt sich die Frage: Wie wollen Ärzte behandeln? Gerade in der Chirurgie werden ihre Arbeitsabläufe von der Technik bestimmt, die sie umgibt. Im OP der Zukunft muss die Entwicklung der Technik deshalb auch auf die Bedürfnisse der Chirurgen abgestimmt werden.
Bild: Mann mit hellen Haaren, schwarzer Brille und grauem Jacket sitzt am Computer - Prof. Erwin Keeve; Copyright: Erwin Keeve, Charité

Prof. Erwin Keeve; ©Erwin Keeve, Charité

Im Interview mit MEDICA.de spricht Prof. Erwin Keeve darüber, wie Bildgebung und Roboter Chirurgen unterstützen können, ohne die Operation zu behindern, und was noch passieren muss, bevor der OP der Zukunft auch in der Gegenwart ankommt.

Herr Prof. Keeve, wie stellen Sie sich den OP der Zukunft vor?

Prof. Erwin Keeve: Bei uns in Deutschland ist es zurzeit so, dass jede Fachdisziplin ihre eigenen OPs betreibt. Das führt dazu, dass sie nicht optimal ausgelastet werden. In anderen Ländern gibt es eine Fachdisziplin Chirurgie, der die OPs zugeordnet sind, mit nachgeordneten Spezialdisziplinen. Wenn die chirurgischen Fächer so zusammenfast werden, können OPs besser ausgelastet werden. Die OPs der Zukunft sind deshalb für mich interdisziplinär nutzbare Operationssäle. Dazu wird uns auch der Kostendruck im Gesundheitswesen bringen, denn wir können nicht jede Fachdisziplin einzeln mit Hightech versorgen und dafür eigene, spezifische OPs bauen. Stattdessen können wir den Sälen neben den fachspezifischen Instrumenten eine bestimmte Grundausstattung geben und die Logistik so umstellen, dass verschiedene Disziplinen sie nutzen können.

Denkt man dieses Konzept weiter, dann wird es in Zukunft auch große OP-Zentren geben, die 20 bis 40 Säle betreiben, welche in verschiedene Klassen eingeteilt sind. Das wird auch heute schon teilweise gemacht. Einige dieser Säle werden Standardeingriffe ermöglichen, andere werden eine High End-Ausstattung haben und als Hybrid-OPs Eingriffe mit Bildgebung stützen. Diese Tendenz erleben wir schon seit einigen Jahren: Die großen und ursprünglich für die reine Diagnostik konzipierten Bildgebungssysteme können mehr und mehr intraoperativ genutzt werden. Sie lassen sich während der OP an den Patienten heranbringen und erlauben es dem Personal im Zweifel auch, schnell eingreifen zu können.

Bild: Modern eingerichteter OP mit Patientenstuhl, großen Bildschirmen und Lampen; Copyright: Erwin Keeve, Charité

Ist so der OP der Zukunft eingerichtet?; ©Erwin Keeve, Charité

Das heißt, dass die Bildgebungssysteme der Zukunft kleiner und mobiler sein werden.

Keeve: Ja. Bildgebungssysteme wie ein C-Bogen verwenden eine Quelle und einen Detektor. Diese Teile müssen möglichst starr justiert und gegeneinander kalibriert sein, damit sie eine gute Aufnahme machen. Das kann einerseits durch die Masse erreicht werden, die in einem Gerät verbaut ist. Dann wird das System starrer, aber auch so schwer, dass es kaum zu bewegen ist. Andererseits können wir heute Bildgebungssysteme auch per Software kalibrieren. Dann werden Quelle und Detektor während der ersten Aufnahmen aufeinander abgestimmt. So werden die Systeme kleiner, leichter und eleganter.

Das versuchen wir im ORBIT-Verfahren umzusetzen, bei dem die Quelle unter der Decke und der Detektor im OP-Tisch verbaut ist. Quelle und Detektor von ORBIT bewegen sich unabhängig voneinander und schränken den Zugang zum Patienten nur minimal ein. Damit muss der Patient nicht komplett vom Equipment freigemacht werden, bevor er in das Bildgebungssystem eingebracht wird. Wir denken da anders als der Mainstream: Das System soll an ihn herangebracht werden. Das spart zum Beispiel wertvolle Zeit bei Notfalloperationen in der Unfallchirurgie, denn der Arzt kann so innerhalb weniger Minuten Aufnahmen für eine handfeste Diagnose erhalten.

Welche Rolle wird Robotik im OP spielen?

Keeve: Viele Firmen nutzen bereits Robotik, um die intraoperative Bildgebung zu unterstützen. Auch ein OP-Tisch ist ein hochgradig mechanisches System, das gesteuert werden kann, um den Patienten für einen optimalen Zugang zu verlagern. Damit ist es auch möglich ihn, gekoppelt mit der Bildgebung, für die Aufnahme zu positionieren. Die mechanisch gesteuerten Systeme werden zunehmen. Allerdings bedeutet das nicht, dass Roboter autonom handeln werden. Sie sollen die Chirurgen nur unterstützen. Dabei reicht es nicht, Robotikkonzepte aus der Industrie in die Medizin zu übertragen. Diese Roboter haben zu viel Kraft und wiegen auch zu viel, selbst wenn sie als Leichtbauroboter bezeichnet werden. Ein Chirurg kann sie nicht in einfacher, gut handhabbarer Weise kontrollieren. Außerdem sind sie ursprünglich für feste, vorhersehbare Aufgaben konzipiert, die es am und im Patienten so nicht gibt.

Wir haben in den letzten zwei Jahren einen wirklich leichten Roboter für die Endoskopie gebaut, der an die Seite eines OP-Tisches montiert werden kann. Er wiegt nur 7,5 Kilogramm und bewegt sich, wenn der Chirurg eine Kraft von 0,5 Kilogramm ausübt. Das ist ungefähr notwendig, um ein Endoskop zu halten. Der Roboter ersetzt so die Arbeit eines Assistenzarztes, der bisher das Instrument halten musste, um den Chirurgen Sicht auf die operierende Stelle zu geben.

OP der Zukunft - Bildergalerie

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Foto: Modern eingerichteter OP; Coypright: Erwin Keeve, Charité
Während der OP benötigen Ärzte möglichst ungehinderten Zugang zu den Patienten. Große Bildgebungssysteme würden hier nur stören.
Foto: Computergeneriertes Bild eines Patienten auf einer Liege, dessen Kopf geröngt wird; Copyright: Erwin Keeve, Charité
Im ORBIT-Bildgebungssystem ist die Röntgenquelle an der Decke montiert, der Röntgendetektor wurde im Tisch verbaut.
Bild: OP-Roboter mit vielen Armen auf einer Messepräsentation; Copyright: Erwin Keeve, Charité
Roboter sind schon lange als Instrument der minimal-invasiven Chirurgie etabliert.
Bild: Chirurgen-Team bei der Operation mit einem OP-Roboter mit vielen Armen; Copyright: Erwin Keeve, Rikshospitalet Oslo
Sie sollen Chirurgen bei der Operation aber lediglich unterstützen. Sie führen keine Arbeit selbstständig aus.
Bild: Chirurgen-Team während der Operation; Copyright: Erwin Keeve, Charité
Der OP der Zukunft soll interdisziplinär nutzbar sein und die Bedürfnisse mehrerer chirurgischer Spezialdisziplinen erfüllen.

Sehen Sie hinsichtlich der Bildgebung im OP auch eine Perspektive für die Visualisierung von Daten durch Augmented Reality, Virtual Reality und 3D-Bilder?

Keeve: Unbedingt. Von Haus aus denken Chirurgen dreidimensional, denn sie müssen anhand der Bilddaten einen guten Weg zum Operationsort finden. Es gibt bereits Software, mit der aus zweidimensionalen Bilddaten dreidimensionale Szenen erstellt werden, die die Oberfläche oder das Volumen bestimmter Strukturen zeigen. Technisch ist das nicht so sehr ein Problem. Die Frage ist eher, wie man dem Chirurgen ein dreidimensionales Bild darbietet, sodass er damit sicher arbeiten kann.

Bei der Endoskopie können Augmented und Virtual Reality dem Chirurgen zum Beispiel zeigen, was tiefer im Gewebe liegt, also unterhalb der Oberfläche, auf die er gerade schaut. Außerdem lassen sich beispielsweise Entfernungsangaben einblenden. Der Chirurg kann so sehen, wie weit sein Instrument noch vom Ort der Operation entfernt ist. Wir zeigen das etwa in einem Projekt mit einer virtuellen Verlängerung des Endoskops, die einen Zentimeter-Maßstab darstellt.

Wenn wir zurück zum Anfangsstichwort gehen, dem OP der Zukunft: Welche Hindernisse sehen Sie derzeit für seine Realisierung?

Keeve: Technisch ist es sehr schwierig, die Systeme so einfach bedienbar zu machen, dass sie den Chirurgen nicht überfordern. Ich halte die Mensch-Maschine-Schnittstelle für die größte Schwierigkeit. Und Ingenieure müssen lernen, dass Geräte einfacher und intuitiver bedienbar sein müssen.

Die andere Schwierigkeit ist die Notwendigkeit der Zusammenführung in den Kliniken. Wir müssen die Strukturen zwischen den einzelnen Disziplinen durchbrechen und, wie erwähnt, interdisziplinäre OP-Zentren aufbauen. Krankenhäuser können heute nur noch wirtschaftlich operieren, wenn sie große Strukturen aufbauen und ihre Arbeit diversifizieren. Dazu gehört auch die Erkenntnis, dass nicht jeder entzündete Blinddarm in einer Universitätsklinik operiert werden muss. Das kann auch ein städtisches, peripher gelegenes regionales Krankenhaus, das keine kostenintensive Maximalversorgung anbietet. Umgekehrt muss nicht die geräteintensive neurochirurgische Intervention in jedem Kreiskrankenhaus vorgehalten werden, sondern diese sollten solche Fälle an eine große Krankenhausstruktur wie eine Universitätsklinik überweisen. Ich bin aber sehr zuversichtlich, dass wir gemeinsam diese Erkenntnisse in den kommenden Jahren umsetzen werden.

Foto: Timo Roth; Copyright: B. Frommann

© B. Frommann

Das Interview wurde geführt von Timo Roth.
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