Ausgabe 07/2015 - Schwerpunkt Maschinen

Computerunterstütze Operationsverfahren in der Neurochirurgie

Reiseführer durchs Gehirn

• Fragt man Uwe Spetzger, wie moderne Technik die Medizin verändert, muss er nicht lange überlegen. Der 53-jährige Leiter der Neurochirurgie am Städtischen Klinikum Karlsruhe berichtet von einer erst wenige Tage zurückliegenden Operation. Bei der Patientin handelte es sich um eine Architekturstudentin aus Russland, Anfang 20. Ärzte hatten bei ihr mehrere Monate zuvor einen Hirntumor entdeckt, so groß wie eine Pflaume. Die Studentin wurde in ihrer Heimat operiert. Bald darauf stellte sich bei einer Untersuchung heraus, dass nur ein kleiner Teil des kranken Gewebes entfernt worden war. Die Patientin ließ sich erneut operieren, diesmal bei Spetzger in Karlsruhe. Durch den Einsatz neuester Navigationstechnik, sagt er nicht ohne Stolz, sei es ihm gelungen, den kompletten Tumor zu entfernen.

Es ist gar nicht lange her, da waren solche Eingriffe auch für ihn „eine Katastrophe“, räumt Spetzger ein. Häufig liegt das erkrankte Gewebe nämlich nicht an der Oberfläche, sondern tief im Innern des Gehirns, sodass sich der Chirurg einen Weg durch gesundes Gewebe bahnen und dieses dabei zwangsläufig schädigen muss. Einerseits soll das bösartige Gewebe vollständig entfernt werden, andererseits das gesunde Gewebe möglichst verschont bleiben. Doch damit nicht genug: Selbst erfahrenen Chirurgen passierte es früher trotz sorgfältiger Diagnostik immer wieder, dass sie den Tumor nach dem Öffnen des Schädels schlichtweg nicht fanden, sagt Spetzger. Der Grund: Oft lässt sich das bösartige Gewebe mit bloßem Auge kaum vom gesunden unterscheiden. Etliche Eingriffe mussten daher zum Teil nach stundenlanger Suche erfolglos abgebrochen werden. Spetzger erinnert sich noch gut an diese Situationen. „Dieses Nicht-Finden von Tumoren kam früher wirklich häufig vor, und zwar bis in die Nuller-Jahre hinein.“

Das hat sich dank Neuronavigation grundlegend geändert. „Ein wichtiger Meilenstein war die Optimierung der modernen Bildgebung in den vergangenen Jahren“, sagt Spetzger. Zwar setzen Mediziner schon lange Verfahren wie die Magnetresonanztomografie (MRT) und die Computertomografie (CT) ein, um krankhafte Veränderungen im Gehirn oder Rückenmark wie Blutungen, Schwellungen, Tumore oder Aussackungen von Blutgefäßen räumlich sichtbar zu machen. Neuerdings aber können Computer die Ergebnisse aus MRT und CT zusammenfügen und daraus ein einziges, dreidimensionales Bild errechnen. Eine enorme Hilfe für den Chirurgen. Denn anhand dieser Aufnahmen kann er Knochen, Blutgefäße, größere Nervenbahnen wie Hör- und Sehnerv und vor allem die genauen Umrisse krankhafter Strukturen exakt erkennen. Beim Operieren muss er sich nicht länger allein auf seine Intuition und Erfahrung verlassen.

Dank der exakten dreidimensionalen Bilder kann der Arzt die Operationen im Voraus am Rechner genau planen. Und nicht nur das: Die Neuronavigation ermöglicht ihm, sich während des Eingriffs per Computer durch den Körper des Patienten führen zu lassen. Dazu schickt der Chirurg die Daten aus der Planung auf einen Rechner im Operationssaal. Sobald der Patient auf dem OP-Tisch liegt, alle Vorbereitungen getroffen sind und das Navigationsprogramm gestartet ist, zeigt es dem Chirurgen auf einem Bildschirm exakt an, wo er sich gerade mit seinen Instrumenten im Gehirn des Patienten befindet.

Ermöglicht wird das durch eine Kamera, die während des Eingriffs die Position der Instrumente überwacht. Kleine Reflektoren an den Instrumenten geben diese Informationen ständig an einen Computer weiter. Der Rechner fügt sie mithilfe eines Programms mit zwei weiteren Datenquellen zusammen – der Position des Patienten im OP, die vor Beginn des Eingriffs ebenfalls per Kamera exakt vermessen wird, sowie mit den zuvor aufgezeichneten Bildern aus MRT und CT. So kann der Arzt während der Operation in jedem Augenblick auf einem Monitor sehen, wo er den Patienten gerade berührt.

Die Neuromedizin habe sich durch die neue Technik in den vergangenen Jahren rasant entwickelt, sagt Spetzger. Viele Eingriffe, die heute Routine seien, seien früher gar nicht möglich gewesen.

Wachsende IT-Abteilungen

Allerdings bringt die neue Technik auch Herausforderungen mit sich. Die Ärzte müssen sich mit ihr vertraut machen, neue Handgriffe und räumliches Denken trainieren. Zudem sehen sie sich plötzlich mit rasant wachsenden Mengen von Daten und einem stark gestiegenen Aufwand zur Dokumentation und Verwaltung konfrontiert. „Früher hatten wir pro Patient einen einzigen Aktenordner mit allen wichtigen Befunden. Heute füllen die Daten einer vergleichbaren Person fünf DVDs“, sagt Spetzger. In den vergangenen Jahren seien die IT-Abteilungen der Krankenhäuser dadurch enorm gewachsen und die Rechner vieler Kliniken inzwischen „fast am Limit“.

Spetzger gehört hierzulande zu den Pionieren der computerassistierten Chirurgie. Schon in den Neunzigern war er Teil eines Teams, das sich mit einem Navigationssystem für Gehirnoperationen beschäftigte.

Dass die Neuromedizin die Technik vorantreibt, kommt nicht von ungefähr. Anders als bei Eingriffen im Bauchraum, an den Gliedern oder Gelenken gilt: Wer sich als Neurochirurg auch nur um wenige Millimeter vertut, richtet innerhalb kürzester Zeit irreparablen Schaden an. Im Gegensatz zu den Nerven in Hand, Haut oder Fuß regenerieren sich jene im Hirn und im Rückenmark nicht. Einmal durchtrennt, sind die Signalbahnen unwiederbringlich zerstört. Zudem kann ein falscher Schnitt dazu führen, dass wichtige Funktionen ausfallen und die Patienten ihr Leben lang unter Lähmungen, Sprach- oder Sehstörungen oder epileptischen Anfällen leiden. Im schlimmsten Fall kommt ein Patient gar nicht mehr zu Bewusstsein.

Vorsprung durch Technik

Doch ungeachtet der Bedeutung für die Neuromedizin sind sogenannte computerassistierte Eingriffe auch in anderen medizinischen Disziplinen wie der Urologie, der Gynäkologie, der Kardiologie und der Orthopädie auf dem Vormarsch.

Neben den modernen bildgebenden Verfahren spielen dabei sogenannte Telemanipulatoren eine große Rolle. Das am stärksten verbreitete System heißt „da Vinci“ und wird vom US-Unternehmen Intuitive Surgical hergestellt. Der Chirurg, der es nutzt, sitzt in einer Ecke des OP-Saals, blickt auf ein dreidimensionales Bild und steuert von dort seinen elektronischen Assistenten im Körper des Patienten. Da Vinci kam in den USA im Jahr 2014 bei rund 570 000 Gehirn-, Knie- und Hüftoperationen zum Einsatz. Für Deutschland ist die Zahl nicht erfasst. Experten zufolge werden derartige Systeme hierzulande vor allem zu Forschungszwecken und in Spezialkliniken zur Entfernungen der Gebärmutter und der Prostata eingesetzt. Denn noch ist fraglich, ob die teuren Geräte tatsächlich so nützlich sind, wie Hersteller und Entwickler gern behaupten.

Beispiel Gebärmutterentfernungen. Jährlich nehmen Ärzte in Deutschland rund 130 000 solcher Eingriffe vor. Den Großteil der Patientinnen operieren Gynäkologen entweder durch die Vagina oder endoskopisch am Bauch. Etliche Ärzte operieren stattdessen aber auch schon mit da Vinci. Der Hersteller des Gerätes wirbt, dank besserer Sicht könnten Ärzte damit präziser und kontrollierter operieren als bisher. Im Jahr 2013 jedoch kam eine Studie amerikanischer Mediziner zu dem Schluss: Der einzige Unterschied zwischen herkömmlichen Verfahren und Eingriffen mit dem Hightech-Gerät liege im Preis. Im Schnitt kostete eine Operation mit Telemanipulator rund 2000 Dollar mehr als eine per Endoskopie.

Was die Prostata-Operationen angeht, haben Mediziner aus Leipzig, Düsseldorf, Heidelberg und Dortmund kürzlich eine große Studie begonnen, in der man die Ergebnisse herkömmlicher Eingriffe mit den Resultaten der Operationen mit da Vinci vergleichen will. In fünf Jahren, hoffen die Ärzte, werde man wissen, welches Verfahren wann und für welchen Patienten das beste sei.

Manch ein Gerät, das vor Jahren als große Innovation gepriesen wurde, hat inzwischen schon ausgedient. Ein Beispiel dafür ist Robodoc, ein Operations-Roboter, der von 1995 an von der kalifornischen Firma Integrated Surgical Systems vertrieben wurde und noch Anfang der Nullerjahre in mehr als hundert deutschen Operationssälen stand.

Das 500 000 Euro teure Gerät sollte das Einsetzen von Hüftgelenksprothesen genauer und einfacher machen – mit eindeutigen Vorteilen für die Patienten: schnellere Heilung, kürzere Erholungszeit. Doch leider kam es in vielen Fällen ganz anders. Etliche Male fräste Robodoc zu viel vom Knochen des Patienten ab. Manchmal tat er das sogar an der falschen Stelle. In anderen Fällen wurden die umliegenden Muskeln so stark gedehnt, dass die Patienten monatelang mit Problemen zu kämpfen hatten. Inzwischen ist Robodoc in den Abstellkammern der Kliniken verschwunden.

Aus heutiger Sicht, urteilt Spetzger, „war Robodoc eine Technologie, die noch nicht ausgereift war“. Ungenauigkeiten bei der OP-Planung konnten zum Beispiel dazu führen, dass die Steuerdaten des Roboters nicht mit der Realität übereinstimmten – etwa weil der Patient nur ein wenig anders lag als bei der OP-Planung angenommen.

Damit bereits reihenweise an Patienten zu gehen sei „grob fehlerhaft“ gewesen, kritisiert Spetzger. Ohnehin warnt er davor, die Möglichkeiten der Technik in der Medizin zu überschätzen. „Der große Charme von Computern und Robotertechnologien ist, dass man das Unvorhergesehene bei vielen Operationen durch eine gute Planung des Eingriffs deutlich reduzieren und damit auch die Risiken für die Patienten minimieren kann.“ Trotzdem werde der Mensch vermutlich noch lange oder gar für immer einem Roboter als Operateur klar überlegen sein. „Maschinen reagieren zwar extrem schnell auf Signale und können irrsinnige Mengen von Daten verarbeiten. Aber der Mensch ist viel besser, wenn es darum geht, blitzschnell auf eine völlig unvorhergesehene Situation zu reagieren.“

Und die können in der Medizin, zumal in der Chirurgie, immer wieder auftreten. Zum Beispiel, weil trotz optimaler Bildgebung, exakter Planung des Eingriffs und vorsichtiger Präparation plötzlich ein lebenswichtiges Blutgefäß platzt. „Solch eine Aneurysma-Ruptur ist ein lebensgefährliches Notfallszenario“, sagt Uwe Spetzger. „Dafür gibt es kein festgelegtes Vorgehen, sondern es muss sehr kurzfristig individuell entschieden werden, welche operative Maßnahme notwendig und wie die Blutung zu stillen ist, da sonst der Patient innerhalb kürzester Zeit massiv Schaden nimmt oder verstirbt.“

Von einer solch komplexen Situation ist ein Roboter schlicht überfordert. ---

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