MEDIZIN Chirurg aus Eisen
Der Herzchirurg Hermann Reichenspurner, 42, gilt als eines der großen Talente seines Faches. Er hat mehr als hundert Herzen transplantiert und Tausende Umgehungsadern ("Bypässe") gelegt. Seit 15 Jahren steht er Tag für Tag im OP.
Neuerdings setzt er sich manchmal vor einen Monitor und überlässt die Kleinigkeiten einem Assistenten. Der heißt »Zeus«, hat drei Arme, und er zittert nie. Denn er ist eine Maschine.
Einer der Zeus-Arme nennt sich »Aesop«, trägt an seinem Ende eine winzige Kamera und folgt aufs Wort. Die anderen beiden Arme lenkt Reichenspurner von seinem Bildschirm aus. Sie sind mit Nadel und Faden bestückt.
Im Brustkorb des Patienten, der nur durch drei kleine Löcher zwischen den Rippen eröffnet wird, tun die Tentakeln des Zeus ihr Werk: »Wir nähen Gefäße, die nur einen Millimeter Durchmessser haben«, freut sich der Professor, »und wir sehen sie dabei zigfach vergrößert.«
Am naturgegebenen Werkzeug der Chir-urgen übt der Urbayer Reichenspurner - seit Juli dieses Jahres leitet er die Herzchirurgische Klinik der Hamburger Universität in Eppendorf - ganz prinzipielle Kritik: »Die menschliche Hand ist einfach zu groß, um wirklich millimetergenau arbeiten zu können.«
Auch das menschliche Auge, so muss hinzugefügt werden, ist zu schwach und zu unbeweglich, um als Stielauge in den dunklen Brustkorb vorzudringen und dort variable Lupenvergrößerungen aufzunehmen. Das kann eben nur Aesop, ein US-amerikanisches Trägersystem ("Automated Endoscopic System for Optimal Positioning"), das biegsame Sehrohre mit Minikameras an nahezu jeden Punkt des menschlichen Körpers dirigieren kann.
Was Aesop besonders nützlich macht, ist seine Folgsamkeit. 20 englische Befehle versteht der kleine Manipulator, »left« und »right«, »one«, »two«, »three« - und jedes Mal leuchtet das verborgene Auge andere Partien des von außen unsichtbaren Operationsfelds aus.
Nicht nur Herzchirurg Reichenspurner freut sich über den apparativen Fortschritt. Auch im »Deutschen Ärzteblatt« wurde im vergangenen Monat das Hohe Lied der Roboter angestimmt:
* Ihr Verhalten sei unabhängig von mentalen Einflüssen reproduzierbar und protokollierbar,
* sie zeichneten sich durch eine konstante Arbeitsleistung aus,
* sie führten Bewegungen mit sehr hoher räumlicher und zeitlicher Präzision aus
* und ließen sich aus der Ferne bedienen.
Aus all diesen Eigenschaften ergibt sich ein kalkulierbarer Nutzen für fast alle chirurgischen Fächer. Die »Robotik« - so heißt die neue Richtung - drängt den tapferen Messerhelden, der mit einem Skalpell das Übel kuriert, zurück.
Die modernen Interventionsstrategien kombinieren »Schlüssellochchirurgie« durch winzige Zugänge, Endoskopie mittels miniaturisierter Kameras und computergestützte Diagnoseverfahren. Doch erst die Roboter vollenden den Trend.
Das Wort »Roboter« billigen die Experten dabei nur Apparaten zu, die »automatisch gesteuert« und »frei programmierbar« sind, also »Mehrzweckmanipulatoren«, die in »drei oder mehr Achsen programmierbar« sind. Als bloße »Manipulatoren« hingegen werden Maschinen bezeichnet, deren Komponenten »durch Gelenke verschieblich verbunden« sind und die »Werkstücke oder Werkzeuge greifen und/oder bewegen« können.
Zeus und sein Arm Aesop sind also, streng genommen, nur Manipulatoren. Der amerikanische »Caspar« hingegen - sein Name ist komprimiert aus »Computer Assisted Surgical Planning and Robotics« - ist ein echter Roboter. Er besitzt sechs Gelenke, seine Bewegungsfreiheit gleicht der des menschlichen Auges.
Zum neuen Adel der Roboter gehören auch »Robodoc« und »Otto«. Vom US-Produkt Robodoc stehen mittlerweile 30 Systeme in deutschen Operationssälen. Otto ist Berliner, konstruiert an der berühmten Klinik Charité, und assistiert besonders geschickt beim Einbohren von Schrauben.
Allen Robotern ist gemeinsam, dass sie eine sorgsame Programmierung benötigen. Am erfolgreichsten sind sie als Fräser, denn der menschliche Knochen ist ein guter Freund des Roboters. Knöcherne Strukturen sind hart und stabil.
Bei Weichteileingriffen, so berichtet der HNO-Professor Peter Plinkert von der saarländischen Universität Homburg, »kommt es stets zu unvorhersehbaren Veränderungen durch Verschiebung von Gewebe«. Am Knochen hingegen sei der chirurgische Roboter meist erfolgreicher als sein menschlicher Kollege. Denn der Chirurg aus Eisen kann auf einen hundertstel Millimeter genau bohren. Für diese Dimension hat der Mensch kein Sinnesorgan, er kann sie nicht einmal als Differenz wahrnehmen.
Die Programmierung des Kollegen Roboter ist das A und O des Erfolgs. Roboter - den Namen erfand 1921 der tschechische Dramatiker Karel Capek für einen rastlos tätigen »künstlichen Menschen«, der alle stumpfsinnigen Sachen nimmermüde erledigen sollte - müssen in der Heilkunst vor jeder Arbeit neu informiert werden.
Soll beispielsweise Caspar einen Operateur beim Austausch eines kranken Hüftgelenks durch eine Prothese zur Hand gehen, so wird dem Roboter vor der Operation ein kompletter Bilddatensatz des Computertomografen (CT) eingegeben. Der Roboter stellt daraus auf dem Grafikmonitor ein dreidimensionales Bild her. Es zeigt, auf den Millimeter genau, alle Strukturen des Operationsgebiets. Die Hüftprothese wird mit Hilfe dieser Informationen ausgewählt.
Am Tag der Operation kommt es darauf an, den Patienten stabil und »punktgenau« zu lagern. Die anatomischen Punkte sind unabdingbare Voraussetzungen für Caspar und seine Kollegen, denn zwischen dem Bild, das sich der Roboter dank des CT gemacht hat, und der Wirklichkeit des Menschen auf dem Op-Tisch muss Übereinstimmung herrschen. Dann erst legt Caspar los: Er fräst in den Markkanal des Oberschenkelknochens den Hohlraum für das Implantat - mit einer Genauigkeit von einem zehntel Millimeter.
Eine ähnlich präzise Passform, erläutert der Münchner Orthopädieprofessor Hans-Jürgen Refior, wäre »per Hand« selbst vom tüchtigsten Chirurgen nie zu erreichen. Sie macht den Knochenzement, mit dem sonst die Differenzen überbrückt werden, entbehrlich. Außerdem kann die Prothese schon nach einem Tag belastet werden; der Patient ist nicht mehr bettlägerig, Häufigkeit und Schwere der postoperativen Komplikationen nehmen deutlich ab. Deshalb ist im Münchner Klinikum Großhadern, wo Refior operiert, der Roboter Caspar nahezu täglich im Dienst.
Ständig erobern die mechanisch-elektronischen Helfer neue Arbeitsgebiete. Refior experimentiert mit Caspars Einsatz bei der Reparatur lädierter Kniegelenke. In Aachen erwartet der Orthopäde Fritz Uwe Niethard große Fortschritte bei etlichen Wiebelsäulenoperationen. Das sind oft riskante Eingriffe, weil die verwendeten Schrauben die Knochensubstanz der hohlen Wirbelkörper auf gar keinen Fall vollständig durchdringen dürfen - der empfindliche, weiche Nervenstrang des Rückenmarks könnte sonst dauerhaft ruiniert werden.
Roboter, so erläutert Niethard, könne man so programmieren, dass sowohl Eindringtiefe als auch die erwünschte Parallelität der stabilisierenden Schrauben exakt garantiert werden können. Aufrichtungsoperationen bei Wirbelsäulenverbiegungen, bisher Eingriffe mit beträchtlichen Risiken, verlieren so ihren Schrecken.
Und beharrlich wächst die Armee der Roboter im Dienste der Heilkunst. »RoboDent« etwa, im letzten Frühjahr in Berlin vorgestellt, minimiert die Unannehmlichkeiten auf dem Zahnarztstuhl. Bei der Implantation von Ersatzzähnen zeigt der künstliche Navigator dem Zahnarzt, wie er bohren soll - dreidimensional, auf den Zehntelmillimeter genau und alle Schrauben »achsenparallel«. Das mindert die Beschwerden, und nach nur einer Woche sollen die dritten Zähne bereits voll belastbar sein.
HNO-Arzt Plinkert und seinen Helfern ist es in Homburg/Saar bereits gelungen, mittels ihres Roboters »Evolution 1« den entzündeten Warzenfortsatz an der Schädelbasis auszuräumen und in die Schnecke des Innenohrs einen winzigen Hörapparat zu implantieren. Das Gerät bohrt auf einen hundertstel Millimeter genau. In Zukunft, hofft Robotik-Experte Plinkert im »Deutschen Ärzteblatt«, könne man sich vielleicht sogar durch einen »gewundenen Bohrkanal« an Tumoren der Schädelbasis heranpirschen. Bisher sind solche Operationen, bei denen notgedrungen auch gesunde Strukturen zerstört werden, noch immer gefährliche Blutbäder.
Herzchirurg Reichenspurner will als nächstes gemeinsam mit Urologen und Allgemeinchirurgen Prostatatumoren und Zwerchfellbrüche ("Hernien") robotergestützt therapieren.
Alle Experten sind sich jedoch einig, dass noch viel Entwicklungsaufwand getrieben werden muss. Auf dem Wunschprogramm steht vor allem eine bessere Kommunikation mit dem Kollegen Roboter während seiner Arbeit. Durch Sensoren, die Bewegung und Temperatur messen, auch durch eine automatische Laserabtastung des Operationsfelds während des Eingriffs will man verhindern, dass der energische, ausdauernde und schnelle Helfer sich als mechanisches Wesen selbständig macht (wie der Roboter »Futura« 1927 im berühmten Film »Metropolis").
Wenn die Risiken aber beherrscht werden, woran Experte Plinkert und seine Kollegen nicht ernsthaft zweifeln, werde die neue Technik »einen Evolutionssprung in der operativen Medizin« bedeuten.
HANS HALTER