Meilensteine des technischen Fortschritts

  • Prof. Dr. C.-D. Heidecke, Universitätsmedizin GreifswaldProf. Dr. C.-D. Heidecke, Universitätsmedizin Greifswald
  • Prof. Dr. C.-D. Heidecke, Universitätsmedizin Greifswald
  • Dr. Maciej Patrzyk, Universitätsmedizin Greifswald

Der technologische Fortschritt dringt auch in die Operationssäle und ist dort nicht mehr wegzudenken. Der Weg von der Vision bis zum Alltag wird immer kürzer. Die wichtigsten sieben Meilensteine haben die Chirurgie nachhaltig verändert und die Visionen beflügelt.

Endoskopie

Vor über 200 Jahren konstruierte der Arzt Philipp Bozzini erstmals ein starres medizinisches Endoskop und schickte es an die Medizinische Universität Wien zur Begutachtung, wo es an Leichen ausprobiert und positiv beurteilt wurde. Damals konnte keiner wissen, dass mit diesem einfachen Instrument der Grundstein für die nächste technologische Revolution gelegt wurde. Erst nach weiteren 100 Jahren wurde die Idee wiederaufgenommen, und die technische Entwicklung (Optik, Kaltlichtquelle) war nicht mehr zu stoppen. Mit der Spiegelung der Bauchhöhle (Laparoskopie) begann der Siegeszug der minimalinvasiven Bauchchirurgie.

Die Endoskopie, flexibel oder starr, bleibt die Mutter der laparoskopischen und thorakoskopischen Operationen und ermöglicht die Exploration aller Körperhöhlen. Das Einsetzen der Kamera und die Übertragung des Bildes auf dem Monitor wurden zum weiteren Meilenstein auf dem Weg zur modernen Endoskopie. Die Digitalisierung, Einsatz der 3-D-Technik, egal in welcher Form die Endoskopie durchgeführt wird, ist die Voraussetzung für die minimalinvasive Chirurgie und für die künftige Weiterentwicklung der Chirurgie durch natürliche Körperöffnungen – die sog. narbenfreie Chirurgie.

Stents

Mit den röhrenförmigen Implantaten zum Wiedereröffnen, Offenhalten und Abdichten von Gefäßen oder luminalen Organen werden endovaskuläre gefäßchirurgische Operationen durchgeführt. Der Einsatz reicht von der Wiedereröffnung und dem Freihalten von verschlossenen Gefäßen bis zum Abdichten von Aussackungen, den Aneurysmen. Ferner können Stents zum Offenhalten von Engen im Darm oder des Bronchialsystems sowie zum Abdichten der Perforationen von Hohlorganen verwendet werden. Über Stents können Medikamente freigesetzt werden, sofern die Stents beschichtet sind.

Manche Experten sehen die bioresorbierbaren Stents als Standard der nahen Zukunft.

Gewebeverstärkung und -ersatz

Die Gewebeverstärkung zur Überbrückung von Gewebeschwächen (Hernien) wird durch die Implantation von Kunststoffnetzen oder auch zunehmend durch biologisches Material vorgenommen. Damit wurden Rezidivbrüche deutlich gesenkt und eine frühere Belastbarkeit ermöglicht. Die Kunststoff- und Metallimplantate haben einen festen Platz in der Traumatologie/Orthopädie gefunden. Das 3-D-Drucken ermöglicht eine individuelle Anfertigung der Prothesen und damit eine exakte Anpassung im Körper des Patienten. Das Züchten künstlichen Gewebes (Tissue Engineering) bis hin zum Bioprinter, das dreidimensionales Drucken der lebendigen Gewebsstrukturen ermöglicht, gehört zu den erstaunlichen Errungenschaften mit großem Entwicklungspotential. Forscher hoffen, die erforderlichen Ersatzorgane einmal durch gedruckte künstliche Körperteile wie Haut, Knochen, Leber und Niere ersetzen zu können.

Elektrochirurgie: Von der Koagulation zur Gefäßversiegelung

Seit Beginn des letzten Jahrhunderts bedienen sich Chirurgen der Elektrochirurgie, in der Hochfrequenz-Wechselstrom genutzt wird, um Gewebe zu schneiden und zu koagulieren. Die computergesteuerten Generatoren in Verbindung mit speziell konstruierten Elektroden erzeugen eine permanente Versiegelung von Venen, Arterien und Gewebebündeln durch eine Kombination von Druck und Energie (Gewebefusion). Dieses Verfahren ist heute vielerorts Standard, auch wenn die Gefäßversiegelung ein zeitsparendes, aber gleichzeitig relativ teures Add-on ist.

Robotik

Roboter in Operationssälen sind längst Wirklichkeit, trotz kontroversen Diskussionen um Kosten-Nutzen-Analyse. Der Anwender profitiert gerade bei minimalinvasiven Eingriffen von der Präzision, größerer Bewegungsfreiheit der Instrumente, Ergonomie und nicht zuletzt von den Vorzügen des 3-D-Bildes. Die derzeit in der Chirurgie angewendeten Roboter folgen einem Meister-Slave-Konzept, die genauer als Teleroboter oder Telemanipulator bezeichnet werden können. Durch Mangel an Autonomie, die dem echten Roboter zugeschrieben wird, fallen sie in eine etwas niedrigere Kategorie.

Die computergestützte Video-Überwachung der Instrumente und des OP-Feldes in Verbindung mit entsprechenden Programm-Algorithmen könnten aktiv den Chirurgen überwachen und bei kritischen Situationen autonom eingreifen (Assist-Systeme). Das ist die Geburtsstunde der „künstlichen Intelligenz“ im Operationssaal. Roboter werden den Ärzten immer mehr zur Hand gehen und so zu unverzichtbaren „mitdenkenden“ Assistenten.

Die noch entfernte Vision ist die Miniaturisierung der Apparatur und der Einsatz von ferngesteuerten, modularen Miniatur-Robotern in der minimalinvasiven Chirurgie.

Bildgebung/Bildfusion

Die Bandbreite der modernen Bildgebung wird immer größer, von der Schnittbildgebung mit 3-D-Bildrekonstruktion bis zu navigierten Operationen mithilfe der „augmented reality“. Die dreidimensionalen Bilder lassen viele Details besser erkennen, und die Visualisierung trägt zur besseren Planung der Eingriffe bei. Die „augmented reality“ bietet während des OP-Eingriffes einen synchronen Zugriff auf dreidimensionale chirurgische Bilddaten. Das Ziel liegt in der Entwicklung echtzeitfähiger Organmodelle, die das Verhalten beim operativen Eingriff im virtuellen Raum realitätsnah abbilden. Diese Technik dient dazu, um bei chirurgischen Eingriffen z. B. komplexer Gefäßsysteme schwer zugängliche Organe oder Tumoren einzublenden. Dadurch werden anatomische Strukturen sichtbar, die sonst dem menschlichen Auge verborgen bleiben, und der Chirurg kann präziser erkennen, wo sich bestimmte Befunde befinden. Dank solcher Visualisierung hat man im OP mehr relevante Patienteninformationen zur Verfügung, spart Zeit und erhöht die Sicherheit der Operation. Mittlerweile tüfteln die Forscher an einer ganzen Reihe von Holografieverfahren. Die hochauflösende und echtfarbige Holografie gehört zu den aussichtsreichsten Entwicklungen in der Diagnostik, weil das Abbild sich ebenso gut analysieren lässt wie das Original.

Nervenstimulation

Die Bandbreite der Elektrostimulation reicht vom diagnostischen Hilfsmittel wie Stimmband/Recurrensmonitoring bis zu aktiven Implantaten wie Herzschrittmacher, Cochlea-Implantat oder Augenchip. Die mit einem Mikrochip gesteuerten und intelligenten Geräte können z. B. den gastroösophagealen Reflux, die Muskelaktivität und die Hirnreflexe kontrollieren. Die Überwachung des Essverhaltens und Simulation des Sättigungsgefühls im Magen mittels Magenschrittmachers kann bei der Bekämpfung der Volkskrankheit Adipositas sehr nützlich sein. Der Magenschrittmacher kann mit dem Übergewichtigen via PC kabellos kommunizieren, das Bewusstsein der Patienten positiv beeinflussen und zusätzlich motivieren. Die Verschmelzung der digitalen Technologie mit menschlichen Organen wird heutzutage eine spannende und viel versprechende Realität.

Fazit

Entscheidend aber bleibt, dass der Patient von diesen neuen Technologierevolutionen profitiert – oder anders ausgedrückt: Der chirurgische Fortschritt muss dem Patienten dienen und ständig wissenschaftlich evaluiert werden. Man darf auch nicht vergessen, dass die Chirurgie ein Handwerk ist und bleibt. Trotz „High-End-Technologie” wird man auch in Zukunft nicht gänzlich auf die Hand der Chirurgen verzichten können.

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