Computer als Assistent für Chirurgen

Dr. Oliver Burgert berichtet von Operationssystemen für die Zukunft

Dr. Burgert erforscht an dem Leipziger Institut für computergestützte Chirurgie eine neue Operationsmethodik: Ausgehend von der exakten Analyse und Erfassung jedes einzelnen chirurgischen Handgriffes (Workflow) entwickelt er mit seinen Kollegen computerassistierte Operationssysteme.

Dr. Oliver Burgert vom Leipziger Institut für computergestützte Chirurgie


Frage: Herr Dr. Burgert, Sie sind am ICCAS, am Innovation Center Computer Assisted Surgery in Leipzig beschäftigt. Was genau ist Ihr Spezialgebiet und mit welchem Forschungsschwerpunkt sind Sie zurzeit betraut?


Dr. Burgert: In meiner Arbeitsgruppe "Wissenschaftliche Methodik" analysieren wir die Vorgänge im Operationssaal und beschreiben diese formal. Dafür entwickeln wir Ontologien - also Begrifflichkeiten und Regeln, die diese Begriffe verbinden. Um die Abläufe im Operationssaal beschreiben zu können, entwickeln wir Methodiken zur Analyse des "Chirurgischen Workflows". Dadurch ist es möglich, sowohl einen ganz speziellen Eingriff, beispielsweise die Bandscheibenoperation von Maria Muster zu beschreiben, aber auch eine Verallgemeinerung auf alle Bandscheibenoperationen in unterschiedlichen Kliniken und auf unterschiedliche Patienten ist möglich.

Basierend auf dieser Analyse werden Softwareschnittstellen entwickelt, die modulare Assistenzsysteme für die Chirurgie ermöglichen. Diese können sowohl operationsvorbereitend in der Planung als auch unterstützend während der Operation selbst eingesetzt werden. Der Arzt kann dann immer mit dem Hilfsmittel arbeiten, welches zur Erfüllung seiner Aufgabe am geeignetsten ist und auch Komponenten unterschiedlicher Hersteller gemeinsam verwenden. Als Prototypen werden diese modularen Assistenzsysteme dann auf ihren klinischen Nutzen hin getestet.


Frage: Was bedeutet Ihre Forschung für die Zukunft, insbesondere für den medizinischen Fortschritt in der Chirurgie?


Dr. Burgert: Chirurgische Eingriffe sind hoch kreative Prozesse, die einerseits tiefes medizinisches Wissen und zudem eine große Anpassungsfähigkeit an den individuellen Patienten verlangen. Bisherige Systementwürfe waren meist auf wenige Anwendungen begrenzt und zudem zwangen sie dem Arzt ihren Arbeitsweg auf. Das führte dann zu Komplikationen oder zur Nichtakzeptanz dieser Systeme.

Wir gehen davon aus, dass ein genaueres Verständnis der Arbeitsabläufe während einer Operation hilft, Assistenzsysteme zu entwickeln, welche von Chirurgen akzeptiert werden und die eine Erweiterung der natürlichen Fähigkeiten und Fertigkeiten des Chirurgen darstellen. Dadurch wird es möglich, genauer, sicherer und mit weniger Risiko für den Patienten zu operieren. Ganz neue chirurgische Eingriffe werden sich auf Basis computergestützter Assistenzsysteme entwickeln. Modulare Systeme beschleunigen diese Entwicklung, da jeweils die besten Komponenten unterschiedlicher Hersteller und Forschungseinrichtungen zu neuen Systemlösungen kombiniert werden können.


Frage: Was betrachten Sie im Rahmen Ihrer Forschung als größte Herausforderung?


Dr. Burgert: Die hohe Variabilität des Menschen - sowohl des Patienten als auch des Chirurgen. Jeder Patient erfordert ein individuelles Vorgehen, der Chirurg bzw. die Chirurgin haben jeweils eigene Vorlieben und Abneigungen. Eine vollständige Standardisierung einer Operation ist in meinen Augen nicht möglich und auch gar nicht anzustreben: Jeder Ansatz hat spezifische Vor- und Nachteile, denen man, vorausgesetzt sie orientieren sich an klinisch anerkannten besten Vorgehensweisen, Raum geben muss. Jeder Patient, jede Patientin muss individuell behandelt werden und jeder operative Eingriff beinhaltet eine Vielzahl von kleinen und großen Entscheidungen, die an der spezifischen Situation des Patienten ausgerichtet sind.


Frage: Wann rechnen Sie damit, Ihr Forschungsziel erreicht zu haben?


Dr. Burgert: 2057, da dürfte ich mit 86 das Rentenalter erreicht haben. Innerhalb der computerassistierten Chirurgie muss man Forschungsziele in Stufen formulieren: Ich gehe davon aus, dass eine formale Beschreibung von operativen Abläufen in 3-5 Jahren innerhalb der Wissenschaft eine gewisse Etablierung erreicht hat. Eine Umsetzung der Methodiken in allen Kliniken und in allen möglichen Anwendungsbereichen der Technologien, z. B. in der Lehre, der OP-Dokumentation, der OP-Steuerung wird aber noch weitere Zeit und Forschungsanstrengungen benötigen. Hier rechne ich mit fünf bis zehn Jahren. Modulare Assistenzsysteme, welche basierend auf standardisierten Schnittstellen zum optimalen Patientennutzen eingesetzt werden können, werden derzeit auf den Weg gebracht. Erste Ergebnisse sind hier in etwa in zwei Jahren zu erwarten, aber die breite Nutzung wird auch hier eher fünf bis zehn Jahre auf sich warten lassen.

Das Schöne an unseren Forschungen ist, dass wir momentan bei jedem gelösten Problem drei neue ungelöste finden - es wird also auch nach zehn Jahren weiterhin spannend bleiben.


Frage: Welche Entwicklungen im Bereich der Medizin, die heute futuristisch anmuten, werden in 50 Jahren erreicht und alltäglich sein?


Dr. Burgert: Die Diagnosetechniken werden immer besser werden, es wird dadurch sehr viel einfacher, die Ursache für bestimmte Erkrankungen zu finden. Dadurch können bestimmte Krankheiten auch behandelt werden, bevor sie dem Patienten überhaupt bewusst sind. Chirurgen werden durch computergestützte Erweiterungen ihrer motorischen aber auch der kognitiven Fähigkeiten viel präziser operieren können - bis hin zur Entfernung einzelner Tumorzellen. Viele Eingriffe werden ohne Schnitte in den Körper durchgeführt werden, das Blutgefäßsystem wird als Zugang ausreichen. Implantate können aus körpereigenem Gewebe oder Stammzellen gezüchtet werden. Die Reparatur des Körpers wird die Entnahme bzw. den Ersatz von Organen verdrängen. Es wird aber auch immer noch die ganz klassischen chirurgischen Eingriffe geben.

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