Roboterchirurgie: KI-Roboter führt komplexe Operationen erfolgreich ohne Assistenz durch

Forschende der Johns Hopkins University in Baltimore haben einen historischen Erfolg auf dem Gebiet der autonomen Roboterchirurgie erzielt. Ihr mithilfe künstlicher Intelligenz trainierter Roboter konnte die Entfernung einer Gallenblase an Organen von Schweinen völlig selbstständig und mit einer Erfolgsquote von 100 % durchführen. Dieser Durchbruch ebnet den Weg dafür, die Roboterchirurgie bereits im Laufe des nächsten Jahrzehnts an Menschen zu testen.

Revolutionäre Technologie auf Basis künstlicher Intelligenz

Der Operationsroboter nutzt denselben Typ computergestützter neuronaler Netze, auf dem beliebte KI-Werkzeuge wie ChatGPT oder Google Gemini basieren. Das System wurde anhand von Videoaufnahmen menschlicher Ärzte trainiert, die Operationen an Organen toter Schweine durchführten. Diese Technologie ermöglicht Robotern den Umgang mit komplexem Weichgewebe wie der Gallenblase, die die für die Verdauung benötigte Galle abgibt.

Fachleuten der Johns Hopkins University, der Stanford University und der Columbia University zufolge stellt diese Forschung einen „Meilenstein auf dem Weg zum klinischen Einsatz autonomer chirurgischer Systeme“ dar. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Science Robotics veröffentlicht.

Ergebnisse übertreffen die Erwartungen

Während der Tests an der Johns Hopkins University führte der Roboter acht Gallenblasenoperationen mit einer Erfolgsquote von 100 Prozent durch. Jede Operation dauerte etwas mehr als fünf Minuten und umfasste 17 Schritte, darunter die Trennung der Gallenblase von ihrer Verbindung zur Leber, das Anbringen von sechs Klammern in einer bestimmten Reihenfolge und die Entfernung des Organs.

Axel Krieger, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der Johns Hopkins University, erklärt: „Es ist uns gelungen, einen chirurgischen Eingriff mit einem wirklich hohen Maß an Autonomie durchzuführen. In früheren Arbeiten konnten wir einzelne chirurgische Aufgaben wie das Nähen bewältigen. Was wir hier durchgeführt haben, ist tatsächlich ein vollständiger Eingriff. Wir haben ihn an acht Gallenblasen vorgenommen, wobei der Roboter den Schritt des Abklemmens und Durchtrennens bei der Entfernung der Gallenblase ohne jegliches menschliches Eingreifen präzise durchführen konnte.“

Überraschende Fähigkeiten des Roboterchirurgen

Die Operationsroboter waren zwar etwas langsamer als menschliche Ärzte, doch ihre Bewegungen waren weniger ruckartig und sie planten kürzere Wege zwischen den einzelnen Aufgaben. Die Roboter waren außerdem in der Lage, ihre Fehler während des Eingriffs wiederholt zu korrigieren, verschiedene Instrumente anzufordern und sich an anatomische Unterschiede anzupassen. Der Studie zufolge korrigierte der Roboter bei jeder Operation im Durchschnitt sechsmal seine Bewegungsrichtung, ohne jegliche menschliche Hilfe.

Aktueller Stand der Roboterchirurgie weltweit

Fast alle 70 000 jährlich im englischen NHS durchgeführten robotergestützten Eingriffe werden vollständig unter menschlicher Aufsicht gesteuert. Lediglich Knochenoperationen bei Hüft- und Kniegelenkersatz sind teilautonom, wie John McGrath, ein führender Experte für Roboterchirurgie in Großbritannien, erklärte. McGrath bezeichnete die Ergebnisse als „beeindruckend“ und „neuartig“ und sagte, sie führten uns „tiefer in die Welt der Autonomie“.

Im vergangenen Monat erklärte der britische Gesundheitsminister Wes Streeting, dass der Ausbau der Roboterchirurgie im Zentrum des Zehnjahresplans zur Reform des NHS und zur Verkürzung der Wartelisten stehe. Der NHS erklärte, dass innerhalb eines Jahrzehnts neun von zehn wichtigen Operationen mit Roboterassistenz durchgeführt würden, verglichen mit derzeit einer von fünf.

McGrath, der den Lenkungsausschuss für Robotik des NHS England leitet, sagt, dass autonome Chirurgie, auch wenn sie noch Jahre entfernt ist, eines Tages dazu führen könnte, dass ein menschlicher Chirurg mehrere autonome Roboteroperationen gleichzeitig überwacht. Ein solches System würde es ermöglichen, einfache Eingriffe wie Leistenbruchoperationen oder die Entfernung der Gallenblase schneller, präziser als Menschen und mit geringerer Schädigung der umliegenden Körperstrukturen durchzuführen.

Der Experte weist jedoch darauf hin, dass die autonome Chirurgie noch weit vom klinischen Einsatz entfernt ist. Tests an Organen toter Schweine prüfen nicht die Fähigkeit der Roboter, auf Bewegungen und die Atmung des Patienten, Blutungen im Operationsfeld, versehentliche Verletzungen, Rauch bei der thermischen Versiegelung von Blutgefäßen oder Flüssigkeit auf dem Kameraobjektiv zu reagieren.

Vorsichtiger Optimismus der Fachleute

Das Royal College of Surgeons in Großbritannien bezeichnete die Ergebnisse als „eine spannende Entwicklung, die großes Potenzial zeigt“. Nuha Yassin, die am Royal College of Surgeons of England die Roboterchirurgie leitet, erklärt: „Der nächste Schritt muss darin bestehen, die Details in diesem sich rasch entwickelnden Bereich sorgfältig zu untersuchen, um zu beurteilen, wie diese Erkenntnisse sicher und effektiv in ein Pilotprojekt am Menschen übertragen werden können. Erst dann kann sich dieser Ansatz in Richtung eines nachhaltigen Modells für die Zukunft weiterentwickeln.“

Yassin betont, dass Schulung, Ausbildung und Patientensicherheit weiterhin an erster Stelle stehen müssen. Die Forschung eröffnet nämlich die Möglichkeit, die Fähigkeiten der besten Chirurgen der Welt in großem Umfang zu reproduzieren, was die Art und Weise verändern könnte, wie Operationen durchgeführt werden.

Der Weg zu Tests am Menschen

Trotz der vielversprechenden Ergebnisse bleibt der Weg zu Tests am Menschen komplex. Fachleute sind sich einig, dass die Sicherheit der Patienten weiterhin absolute Priorität haben muss. Der nächste Schritt werden sorgfältige Tests in einer kontrollierten Umgebung mit menschlichen Probanden sein, die im Laufe der kommenden Jahre beginnen könnten.

Dieser Durchbruch in der Roboterchirurgie stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Medizin dar. Die Kombination aus künstlicher Intelligenz und Robotik könnte künftig präzisere, schnellere und leichter zugängliche chirurgische Eingriffe für Patienten auf der ganzen Welt ermöglichen.