Im Jahr 2016 zeigte ein Team der Johns Hopkins University (JHU) in einer Studie, dass STAR, ein Roboterchirurg, sich an präzise Bewegungen und Verformungen von Weichgeweben anpassen kann, um präzise, konsistente Nähte durchzuführen. Simon Leonard, Assistenzprofessor an der Whiting School of Engineering der Johns Hopkins University, arbeitete vier Jahre lang an der Programmierung dieses Roboterarms. Eine verbesserte Version von STAR wurde entwickelt, um die Laparoskopie völlig unabhängig durchzuführen. Beim Vergleich mit der manuellen Laparoskopie und der robotergestützten Chirurgie einer Darmanastomose beim Schwein stellten die Forscher fest, dass die vom STAR-System angebotene eigenständige Operation genauer und daher überlegen war.
Die Laparoskopie, allgemein bekannt als Laparoskopie, wird durchgeführt, indem ein optisches Gerät und verschiedene Instrumente in die Bauchhöhle eingeführt werden, um die Organe zu betrachten und eine Operation durchzuführen, ohne den Bauch zu öffnen. Chirurgen wenden zunehmend diese Methode an, die dem Patienten eine schnellere Genesung ermöglicht. Viele Wissenschaftler versuchen, Roboterassistenten zu entwickeln, die ihnen bei diesen Prozessen helfen, wie zum Beispiel Hominis.
Das Team, das STAR entworfen hat, begann 2016 mit der Feststellung, dass selbst die zuverlässigste Hand eines Chirurgen nicht so stabil und zusammenhängend ist wie ein Metall-Kunststoff-Roboterarm, der darauf programmiert ist, dieselben sich wiederholenden Bewegungen auszuführen. Sie konnte die Genauigkeit und Konsistenz des Roboters demonstrieren, aber die Operation (Darmanastomose) erforderte einen großen Schnitt im Unterleib und die Überwachung eines Chirurgen. Die Anastomose, die zwei Strukturen wie ein Blutgefäß oder in dieser Studie die beiden Enden des Darms vernäht, ist sehr empfindlich, da sich Weichteile auf komplexe Weise bewegen und ihre Form ändern können, wenn die Naht fortgesetzt werden muss. Den Forschern zufolge treten Komplikationen wie Leckagen entlang der Nähte in ca. 20 % der Fälle bei kolorektalen Operationen und in 25-30 % der Fälle bei Bauchoperationen auf.
neuer Stern
Eine eigenständige Anastomose erfordert komplexe Bildgebung, Gewebeverfolgung und chirurgische Planungstechniken sowie eine sorgfältige Ausführung, oft in unstrukturierten und deformierbaren Umgebungen; Noch schwieriger wird es bei einer Bauchspiegelung.
Forscher des Children’s National Hospital in Washington, darunter Axel Krieger und Jane Kang, Professorin für Elektro- und Computertechnik an der Johns Hopkins University, haben den Roboter verbessert, indem sie neue Funktionen hinzugefügt haben, um die Autonomie zu erhöhen und die chirurgische Genauigkeit dank Gewindeinstrumenten und State-of zu verbessern -modernste Bildgebungssysteme, die genauere Visualisierungen des Operationsfeldes bieten. Ein 3D-Endoskop basierend auf strukturellem Licht und einem Tracking-Algorithmus basierend auf maschinellem Lernen, das von Kang und seinen Studenten entwickelt wurde, um STAR zu führen. Jin Kang sagt:
„Wir glauben, dass ein fortschrittliches 3D-Roboter-Vision-System der Schlüssel ist, um intelligente chirurgische Roboter intelligenter und sicherer zu machen.“
Darüber hinaus passt sich das autonome Steuerungssystem in Echtzeit an den Operationsplan an, genau wie ein Chirurg es tun würde. Axel Krieger seinerseits ergänzt:
„Das Besondere an STAR ist, dass es das erste automatisierte System ist, das einen chirurgischen Plan in Weichgeweben mit minimalem menschlichen Eingriff plant, anpasst und durchführt.“
Schlussfolgerungen der Studie
Axel Krieger, Erstautor der Studie sagt:
“Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir eine der komplexesten und sensibelsten Aufgaben in der Chirurgie automatisieren können: das Wiederverbinden beider Darmenden. STAR führte den Eingriff bei vier Tieren durch und erzielte deutlich bessere Ergebnisse als Menschen, die denselben Eingriff durchführten.”
Trotzdem sagt er:
“Der Einsatz von Robotik in der Anastomose wird dazu beitragen, dass chirurgische Aufgaben, die eine hohe Präzision und Reproduzierbarkeit erfordern, für jeden Patienten mit größerer Genauigkeit und Präzision durchgeführt werden können, unabhängig von den Fähigkeiten des Chirurgen. Wir glauben, dass dies zu einer Demokratisierung der chirurgischen Versorgung führen wird mit vorhersehbareren Ergebnissen.“
Artikelquellen: Autologe robotergestützte endoskopische Chirurgie bei Darmanastomose