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Digitale Revolution

Medizin der Zukunft Wie Laser-Roboter die Knochensäge in der Chirurgie ablösen sollen

Ein Start-up will mit einem Laser-Roboter die Chirurgie revolutionieren. Experten sehen großes Potenzial, aber einen langen Weg bis in den Alltag.
08.07.2020 - 04:00 Uhr Kommentieren
Galten sie lange Jahre als unzuverlässig und unausgereift, setzt sich in Krankenhäusern die Erkenntnis durch, dass Roboter an der Seite von Ärzten die Medizin tatsächlich bereichern können. Quelle: Siemens AG [M]
Roboter-Einsatz im OP

Galten sie lange Jahre als unzuverlässig und unausgereift, setzt sich in Krankenhäusern die Erkenntnis durch, dass Roboter an der Seite von Ärzten die Medizin tatsächlich bereichern können.

(Foto: Siemens AG [M])

Berlin Ein dünner, grüner Laserstrahl: So könnte die Zukunft der Chirurgie aussehen. Mit 0,8 Millimetern ist er so breit wie acht menschliche Haare und schneidet Knochen präziser und feiner als herkömmliche Sägen, die in der Chirurgie zum Einsatz kommen. Der Laser gehört zum OP-Roboter „Carlo“ des Schweizer Start-ups AOT. „Die Knochensäge soll schon bald Geschichte sein“, sagt CEO Cyrill Bätscher. „Der Roboter läutet einen Paradigmenwechsel ein.“

Mit solch selbstbewussten Ansagen ist Bätscher nicht allein. Roboter sind in Operationssälen nichts Neues, Medizintechnik-Hersteller haben in den vergangenen Jahren aber beachtliche Fortschritte erzielt. Galten sie lange Jahre als unzuverlässig und unausgereift, setzt sich in Krankenhäusern die Erkenntnis durch, dass Roboter an der Seite von Ärzten die Medizin tatsächlich bereichern können.

Im Kern geht es darum, Ärzte bei ihrer Arbeit im OP zu entlasten, neue Behandlungen zu ermöglichen und Eingriffe für Patienten erträglicher zu machen. Die Idee, Patienten aus der Ferne oder vollautomatisch durch Maschinenhand zu operieren, rückt damit näher. Die Branche hofft auf einen Durchbruch für die Medizin.

Auch dem Schweizer Start-up AOT ist ein entscheidender Schritt gelungen. Es hat in einer Studie zum ersten Mal bewiesen, dass „Carlo”-Technologie am Patienten funktioniert. Im Universitätsspital Basel, der Medizinischen Universität Wien sowie dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf operierte der Roboter in einem Zeitraum von einem Jahr insgesamt 28 Patienten. Dabei korrigierte er Fehlstellungen an Ober- und Unterkiefer.

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    Operationen könnten künftig mit dem Laserroboter durchgeführt werden.
    Carlo

    Operationen könnten künftig mit dem Laserroboter durchgeführt werden.

    Ärzte mussten zwar noch Aufsicht führen, allerdings nicht mehr eingreifen. Denn „Carlo“ soll seine Arbeit automatisch verrichten. Wenn Patienten zucken oder atmen, passt der Roboter seine Schnitte entsprechend an. Er orientiert sich an aufgemalten Markierungen am Patienten und erkennt so selbst kleine Bewegungen. Dies funktioniert derzeit noch über eine Kamera im Roboterkopf, die auf den Patienten gerichtet ist.

    In Zukunft will AOT das System durch einen weiteren Laser ersetzen, der ein topografisches Abbild des Patienten erstellt. Die dafür notwendige Technologie ist bereits jetzt im Roboter verbaut, misst allerdings derzeit nur die Tiefe des Knochens, der geschnitten wird. Kommt der Laser zu nah an das darunterliegende Gewebe, stoppt er automatisch.

    Völlig autonom arbeitet der Roboter allerdings nicht: Der Chirurg muss ihm die Schnitte auf einem Computertomografie-Bild vorzeichnen. Dies geschieht vor der Operation über ein Programm, mit dem sich das Gerät so einfach bedienen lassen soll „wie mit einem iPhone“, sagt Bätscher. Er vergleicht die Technik mit einem Navigationssystem, das dem Autofahrer die Route vorgibt. Für jede Form eines Eingriffs will AOT eine App anbieten, die die Programmierung des Roboters etwa für eine Operation am Mittelgesicht oder an einem Tumor erleichtert.

    Anschließend wird das Schnittmuster auf den Roboter übertragen, und der Arzt sieht zu jeder Zeit durch eine Projektion auf dem Patienten, wo genau der Laser schneiden wird. Wenn nötig, kann der Arzt noch während der Operation mit wenigen Knopfdrücken Anpassungen vornehmen – etwa dann, wenn ein Tumor in der Zwischenzeit gewachsen oder ein Schnitt zu nah an der Zahnwurzel ist. Dies geschieht über einen berührungsempfindlichen Bildschirm, der am Roboter montiert ist.

    „Ziel der Studie ist es zu zeigen, dass Carlo autonom ohne Eingriffe des Chirurgen arbeiten kann“, sagt Bätscher. „Dies haben wir nun erreicht.“ Noch in diesem Jahr strebt das Start-up eine CE-Kennzeichnung und den Marktstart in Europa an. Anfang 2021 soll der Roboter in den USA durch die Behörde für Lebens- und Arzneimittel FDA zugelassen werden.

    Um das zu schaffen, brauche das Start-up mit seinen 25 Mitarbeitern allerdings eine neue Finanzierungsrunde, sagt Bätscher. Das bislang eingesammelte Kapital von 30 Millionen Euro reiche noch bis Ende des Jahres.

    Die Lasertechnologie ist in der Chirurgie nichts Neues, konnte sich bislang allerdings nicht durchsetzen. Die Hitze verbrannte umliegendes Gewebe. Der Laser von AOT hingegen ist kalt und erhitzt im Knochen enthaltene Wasserpartikel, die Knochen aufsprengen und so schneiden. Das Besondere: Die Technologie ermöglicht Schnitte, die mit herkömmlichen Instrumenten nicht machbar sind.

    „Potenzial, die Chirurgie zu revolutionieren“

    Technisch lassen sich Knochen so schneiden, dass sie danach wieder wie ein Puzzle ineinandergreifen. Eine Titanplatte, um die geschnittenen Knochen im Nachhinein zusammenzuhalten, bräuchte es dann nicht. Doch mit herkömmlichen Knochensägen ist so ein Schnitt dieser Form nicht möglich. Bätscher will in einer zweiten Studie in den kommenden Monaten erproben, ob solche „funktionalen Schnitte“ mit seinem Laser möglich sind.

    Dominik Pförringer hält die neuen Möglichkeiten durch die Robotertechnologie für wegweisend. „Sie hat durchaus das Potenzial, die Chirurgie zu revolutionieren“, sagt der Digitalisierungsexperte und Münchener Chirurg. Automatisierte Roboter in der Chirurgie müssten sich in der Praxis allerdings erst noch beweisen, denn die Vergangenheit habe gezeigt, dass es erhebliche Risiken gebe.

    Pförringer erinnert an den „Robodoc“, der vor der Jahrtausendwende mit ähnlichen Versprechen wie „Carlo“ auf den Markt kam. „Die wurden im OP-Alltag allerdings nicht eingelöst“, sagt er. Das Gerät sollte chirurgische Eingriffe am Hüftgelenk nach Vorgaben durch den Arzt weitestgehend automatisch ausführen. „Der Roboter machte sich das ein oder andere Mal selbstständig, was zu folgenschweren Komplikationen führte“, sagt Pförringer. „Jeder noch so kleine Fehler hat irreparable Schäden als Konsequenz, deswegen darf die Technik keine Aussetzer haben.“

    Der AOT-Chef sucht weitere Investoren.
    Cyrill Bätscher

    Der AOT-Chef sucht weitere Investoren.

    In der Folge klagten Patienten auf Schadensersatz, der Roboter verschwand aus deutschen Kliniken. Auch weil es letztlich keine aussagekräftigen Studien gab, die die Vorteile des Systems gegenüber der Operation durch den Menschen belegten. Der Fall gilt bis heute als Warnung dafür, ein nicht ausgereiftes Medizinprodukt auf Patienten loszulassen. Er änderte jedoch nichts daran, dass die Roboter-Technologie weiterhin große Hoffnungen weckt und neue Unternehmen in der Medizintechnik-Branche hervorbringt.

    Zu ihnen gehört etwa das Münchener Start-up Medineering mit einem Roboter, der Ärzte bei der Operation entlasten soll. Bei Eingriffen an Ohr oder Nase hält der Roboter die OP-Kamera, Chirurgen haben so eine Hand frei. Vor rund einem Jahr übernahm der digitale Klinik-Ausstatter Brainlab das Unternehmen.

    Brainlab selbst hat mit Cirq einen ähnlichen Assistenzroboter entwickelt, der in der Neurochirurgie zum Einsatz kommt. Ein weiteres Beispiel ist das Musa-System der niederländischen Firma Microsure. Er soll Chirurgen dabei unterstützen, Lymphbahnen und kleine Blutgefäße zusammenzunähen, indem er das Zittern der Hand herausfiltert.

    „In spätestens zehn Jahren wird es im OP nicht mehr ohne gehen“

    Einer der verbreitetsten OP-Roboter ist das Da-Vinci-System der Firma Intuitive Surgical aus Kalifornien. Das Gerät ist seit der Jahrtausendwende auf dem Markt. Allein im ersten Quartal 2020 verkaufte das Unternehmen fast 300 davon weltweit, an der Börse ist es mit einer Marktkapitalisierung von 68 Milliarden Dollar, gut 61 Milliarden Euro, mehr wert als der Dax-Konzern Adidas. Der Börsenkurs spiegelt auch die Hoffnung auf die Automatisierung der OP-Säle wider.

    Kaum einer in Deutschland kennt das System so gut wie Rainer Kimmig, Gynäkologe an der Universitätsklinik in Essen und Robotik-Pionier. Vor zehn Jahren schaffte er für seine Abteilung ein Gerät der Firma Intuitive Surgical aus Kalifornien an. Mittlerweile stehen zwei Modelle in der Klinik. Der Roboter funktioniert nicht autonom wie „Carlo“, sondern wird vom Arzt im OP-Saal ferngesteuert. „So lassen sich minimalinvasive Eingriffe besser durchführen“, sagt Kimmig.

    Zum Einsatz kommt er beispielsweise bei Krebsoperationen der Gebärmutter in der Gynäkologie, in der Urologie, der Allgemein- und Thoraxchirurgie. Er ermöglicht, durch kleine Einschnitte im Bauch zu operieren. Der Arzt sieht durch eine Kamera, die ein dreidimensionales Bild erzeugt, das Gewebe und kleinste Strukturen in sehr hoher Bildqualität.

    „Er ist also virtuell im Bauch und kann so sehr viel präziser – also mit weniger Blutverlust, besserer Sicht und gewebeschonender – operieren“, sagt Kimmig. „Ich würde sogar so weit gehen zu sagen: Wer heute Menschen ohne eine solche Technologie, also offen operiert, nimmt zumindest im Einzelfall eine nicht notwendige Gefährdung seiner Patienten in Kauf.“

    Ein Problem sei, dass sich solche Geräte längst nicht alle Kliniken leisten können. Das System kann bis zu zwei Millionen Euro kosten. Selbst in der Uniklinik Essen, wo das Gerät seit zehn Jahren im Einsatz ist, hat der Roboter bis heute die Kosten nicht reingeholt, sagt Kimmig. „Es gibt keine gesonderte Abrechnung durch die Kassen, die die höheren Kosten tragen würden“, sagt er.

    Dass aber Ärzte so in der Lage sind, besser zu operieren, sei ein Wert an sich. Außerdem gebe es langfristig keine Alternative zu OP-Robotern, da diese die Brücke zur digitalen Welt darstellen. „Es ist ein vernetztes System, das weltweit verbunden ist und aus Fehlern sofort lernen kann“, sagt Kimmig. Die Technologie ermöglicht es zum Beispiel, dass Experten aus der Ferne während einer Operation zurate gezogen werden, deren Anweisungen der behandelnde Chirurg über eine Augmented-Reality-Brille sieht.

    Je früher sich Krankenhäuser also einen solchen Roboter anschaffen würden, desto besser seien sie für die Zukunft aufgestellt. „Ich denke, in den nächsten fünf bis zehn Jahren wird es keinen OP mehr ohne geben.“

    Mehr zum Thema: Boom der Labor- und Desinfektionsroboter

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