Humanoide Roboter führen chirurgische OPs an Säugetieren durch

Zwei humanoide Roboter haben im Rahmen einer präklinischen Studie zwei Operationen an großen, nicht-primaten Säugetieren durchgeführt, darunter die Entfernung einer Gallenblase. Die Roboter erledigten die Operationen allerdings nicht autonom, sondern wurden von menschlichen Chirurgen der University of California San Diego (UC San Diego) ferngesteuert. Chirurgen und Ingenieure arbeiteten bei der Machbarkeitsstudie eng zusammen.

Chirurgen werden händeringend gesucht – nicht nur in den USA. Der Mangel führt zu langen Wartezeiten bei OPs, eingeschränktem Zugang zu dringend nötigen chirurgischen Eingriffen und zu großen Ungleichheiten in der Gesundheitsversorgung.

„Ferngesteuerte und autonome humanoide Roboter bergen ein großes Potenzial, den Zugang zu lebenswichtigen Operationen zu verbessern, den Patienten sonst nicht hätten. Dies kann dazu beitragen, die Gesundheitskrise nicht nur in den USA, sondern weltweit zu bewältigen“, sagt Michael Yip, Dozent am Institut für Elektrotechnik und Informatik an der UC San Diego.

Die Forscher haben überprüft, inwieweit humanoide Roboter bereits jetzt für medizinische Operationen eingesetzt werden können. Ihre Ergebnisse haben sie in der Studie „In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery“ zusammengefasst, die in Nature erschienen ist.

Bei den beiden ferngesteuerten Operationen wurden zwei humanoide Roboter mit dem Namen Surgie von Arclab benutzt. Die Roboter sind 1,5 m groß und wiegen 27 kg. Da sie leicht und kompakt sind, können sie auch in engen Operationssälen arbeiten, etwa auch in abgelegenen unterversorgten Gegenden oder notdürftig aufgebauten Operationssälen in ländlichen Bereichen oder Katastrophengebieten. Der Bau spezieller Operationsumgebungen, wie sie für spezialisierte drei- oder vierarmige chirurgische Roboter notwendig sind, ist nicht nötig. Diese etwa 800 kg schweren Chirurgie-Roboter benötigen größere Operationssäle. Zudem eignen sie sich mit ihrer proprietären Software und ihren Spezialinstrumenten lediglich für eingeschränkte Arten von chirurgischen Eingriffen, lassen sich also nicht so flexibel einsetzen wie humanoide Roboter.

Um die Operationen mithilfe der beiden humanoiden Roboter durchführen zu können, mussten Adapter für die verwendeten herkömmlichen chirurgischen Operationsinstrumente entwickelt werden, damit die Roboter sie einfacher halten können. Die Roboter wurden über ein Teleoperationssystem von erfahrenen menschlichen Chirurgen der UC San Diego gesteuert.

Probleme: Latenz und Kalibrierung

Dabei ergaben sich Probleme durch die bei der Datenübertagung entstehenden Latenzen. Die Bewegungen der Chirurgen wurden lediglich mit einer Zeitverzögerung von den humanoiden Robotern umgesetzt. Dies müsse noch verbessert werden. Auch seien bei den Operationen immer wieder Neukalibrierungen der Roboter nötig gewesen. Die Operationen zogen sich dadurch in die Länge. Nach Angaben der Wissenschaftler werde sich das jedoch mit fortschreitender Technik verbessern. So dauerte etwa die erste laparoskopische Operation mit einem spezialisierten Chirurgie-Roboter etwa sechs Stunden. Mittlerweile erfolgt ein solcher Eingriff in lediglich 30 Minuten.

Die Präzision der Eingriffe der humanoiden Roboter sei hoch gewesen. Sie liege in etwa auf dem Niveau spezialisierter Chirurgie-Roboter.

Die Forscher sehen nach den beiden durchgeführten Operationen ein hohes Potenzial, chirurgische Eingriffe mithilfe von humanoiden Robotern durchzuführen. Die Roboter seien flexibel für verschiedene Eingriffe einsetzbar und könnten wohl auch dazu genutzt werden, menschlichen Chirurgen bei den Operationen zu assistieren, ihnen etwa während einer OP Instrumente anzureichen und nach den Operationen den OP-Saal aufzuräumen. Unterbesetzte OP-Teams in Krankenhäusern und der Notversorgung könnten so möglicherweise entlastet werden.

(olb)