Weltweit erstmalig: Ein humanoider Roboter betritt den Operationssaal und führt unter Steuerung des Arztes eine Operation am lebenden Organismus durch.

Forscher berichten in der am 8. Juli erschienenen Zeitschrift *Nature*, dass zwei ferngesteuerte humanoide Roboter erstmals für die Durchführung von zwei Operationen in einer präklinischen Studie eingesetzt wurden.

Diese Forschung ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen einem Team von Ingenieuren und einem Team von Chirurgen an der University of California San Diego.

In einer Operation absolvierte ein Mensch-Roboter-Team, bestehend aus einem humanoiden Roboter und einem menschlichen Chirurgen als Assistent, erfolgreich eine Gallenblasenentfernung.

Die zweite erfolgreiche Operation wurde von zwei humanoiden Robotern gemeinsam durchgeführt, was eine Operation durch ein Roboter-Roboter-Team darstellt. Beide Eingriffe wurden an großen nicht-menschlichen Primaten durchgeführt.

Laut den Forschern ist dieses Proof-of-Concept-Experiment der erste Schritt, um humanoide Roboter in den Operationssaal zu bringen.

Diese Roboter können zunächst als Assistenten während der Operation fungieren und später von Chirurgen ferngesteuert Eingriffe durchführen.

Michael Yip, Professor am Department of Electrical and Computer Engineering der University of California San Diego und einer der leitenden Autoren der Arbeit, erklärt, dass der Mangel an Chirurgen in Kombination mit der wachsenden Nachfrage der Patienten zu längeren Wartezeiten, eingeschränktem Zugang zur medizinischen Versorgung und einer ungleichmäßigeren Verteilung der medizinischen Ressourcen führt.

„Ferngesteuerte und autonome humanoide Roboter haben das echte Potenzial, den Zugang zu wichtigen Operationen zu erweitern und Patienten zu behandeln, die diese sonst nicht erhalten könnten. Dies hilft nicht nur, die Gesundheitskrise in den Vereinigten Staaten zu bewältigen, sondern auch die globale medizinische Notlage zu lindern.“

Die Forscher weisen darauf hin, dass humanoide Roboter im Gegensatz zu spezialisierten chirurgischen Robotersystemen, die nur eine einzige Funktion ausführen können, vielseitig einsetzbar sind und ein breites Spektrum an chirurgischen Eingriffen und allgemeinen Aufgaben übernehmen können.

Diese Roboter lassen sich auch leichter in abgelegenen Gebieten und anderen anspruchsvollen Umgebungen einsetzen, in denen Vielseitigkeit besonders wichtig ist.

„Diese Studie zeigt, dass humanoide Roboter eine praktikable Zukunft in der Chirurgie haben. Man kann sich vorstellen, dass diese Roboter in abgelegenen Gemeinschaften mit Personalmangel oder in rauen Umgebungen wie Rettungseinsätzen eingesetzt werden, wo in kurzer Zeit eine großangelegte militärmedizinische Versorgung erforderlich ist“, sagt Yip, der gleichzeitig Professor am Jacobs School of Engineering der University of California San Diego ist.

Welche Vorteile haben humanoide Roboter im Operationssaal?

Tatsächlich können humanoide Roboter ein großes Problem im Gesundheitswesen lösen: den Zugang zur medizinischen Versorgung.

Spezialisierte chirurgische Systeme sind in der Regel mit drei bis vier mechanischen Armen, spezialisierten Werkzeugen und proprietärer Software ausgestattet.

Diese Systeme wiegen etwa 1800 Pfund, erfordern ein großes Team für die Installation und nehmen erhebliche Platz im Operationssaal ein, der oft umgebaut werden muss, um sie unterzubringen.

Im Gegensatz dazu sind humanoide Roboter mobil und kompakter. Der in dieser Studie verwendete Roboter trägt den Spitznamen Sorgei, ist 5 Fuß groß und wiegt 60 Pfund. (In dem Experiment wurde der humanoide Roboter G1 des chinesischen Unternehmens Unitree Robotics verwendet.)

Diese relativ leichten und kompakten Roboter sind besonders nützlich in abgelegenen und ressourcenarmen Gebieten.

Laut Yip wäre es in diesen Umgebungen unerschwinglich teuer, spezialisierte Operationssäle für chirurgische Robotersysteme zu bauen oder große Teams für den Betrieb spezialisierter Geräte zu finden.

Im Gegensatz zu typischen chirurgischen Betriebssystemen können humanoide Roboter nahtlos in den Operationssaal integriert werden.

Obwohl die Forscher tatsächlich Adapter herstellen mussten, damit Sorgei traditionelle chirurgische Werkzeuge halten kann, fühlt sich die Steuerung eines humanoiden Roboters auch natürlicher an, insbesondere für Personen, die keine Ausbildung an spezialisierten Systemen erhalten haben.

„Wir waren überrascht, wie gut Sorgei in unseren Arbeitsraum und unseren Arbeitsablauf passt“, sagt Mitautor Nikita Thareja, MD, Assistenzarzt für Allgemeinchirurgie an der School of Medicine der University of California San Diego.

Shanglei Liu, MD, Assistenzprofessor für Chirurgie an der School of Medicine der University of California San Diego und einer der leitenden Autoren der Arbeit, erklärt, dass die von ferngesteuerten humanoiden Robotern durchgeführten Operationen genauso präzise sind wie die von ferngesteuerten chirurgischen Robotersystemen. Er steuerte den Roboter während der Studie ferngesteuert.

„Die Kosten sind nur ein Bruchteil, und sie nehmen nur einen Bruchteil des Platzes im Operationssaal ein. Daher ist sie einfach zu installieren, sei es in abgelegenen Gebieten oder im Weltraum“, sagt Liu.

Was kommt als Nächstes?

Bei der Fernsteuerung müssen noch einige Probleme gelöst werden. Der Roboter musste während der Operation mehrmals neu kalibriert werden.

Daher dauerte die Operation länger als mit vorhandenen spezialisierten chirurgischen Systemen.

Aber Liu sagt, dass dies auch bei frühen spezialisierten Robotersystemen üblich war und sich im Laufe der Zeit wahrscheinlich verbessern wird. Die erste robotergestützte laparoskopische Operation dauerte sechs Stunden, heute dauert sie nur noch 30 Minuten.

Die Verzögerung zwischen der Bewegung des Steuergeräts durch den Chirurgen und der Bewegung des Roboters ist ein Problem, an dem das Team arbeitet, während es längere Operationsentfernungen in abgelegenen Gemeinschaften erforscht.

Die Forscher sehen auch verschiedene Rollen für Sorgei. Da er gehen und die meisten körperlichen Aufgaben ausführen kann, die ein Mensch kann, kann er dem Chirurgen Werkzeuge holen und den Operationssaal nach der Operation reinigen.

„Eines unserer Ziele ist es, autonome chirurgische Assistenten zu entwickeln“, sagt Yip.

„Viele Gemeinschaften leiden unter unzureichender Personalausstattung der chirurgischen Teams, was dazu führt, dass Patienten nicht behandelt werden können. Unser Ziel ist es, den Operationssaal der Zukunft zu gestalten, in dem humanoide Roboter und Menschen als integriertes Team zusammenarbeiten, um Menschen in Not Operationen anzubieten – sei es in einer traditionellen Krankenhausumgebung oder in unkonventionellen medizinischen Szenarien.“

Die Forscher betonen, dass diese Arbeit ohne die enge Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren und Chirurgen sowie die Rolle des Center for Future Surgery an der University of California San Diego nicht möglich gewesen wäre.

„Dieser Erfolg zeigt die Kraft, Ingenieur- und Chirurgen-Innovatoren zusammenzubringen, um bedeutende klinische Probleme in unseren weltklasse Ausbildungs- und Forschungslabors zu lösen“, sagt Ryan Broderick, MD, Interimsdirektor des Center for Future Surgery und außerordentlicher Professor für Chirurgie an der School of Medicine der University of California San Diego.

„Unser Zentrum schafft eine Brücke zwischen technischer Innovation und klinischer Expertise, sodass bahnbrechende Ideen streng entwickelt, getestet und verfeinert werden können.“

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Offiziellen Konto „Maschinenvorwort“, Autor: Maschinenvorwort, und wird mit Genehmigung von 36Kr veröffentlicht.