Titelthema - Leben 21: Skalpell virtuell - wissenschaft.de
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Titelthema – Leben 21: Skalpell virtuell

Realistische Visionen: digitaler Patient, Telechirurg, Operationsroboter. Vielleicht wird der Chirurg, der Sie in zehn Jahren operiert, einige hundert Kilometer von Ihnen entfernt sein. Und Fräse, Tupfer und Skalpell, die an Ihnen arbeiten, sitzen an Manipulatoren einer Maschine.

Vielleicht wird der Chirurg, der Sie in zehn Jahren operiert, einige hundert Kilometer von Ihnen entfernt sein. Und Fräse, Tupfer und Skalpell, die an Ihnen arbeiten, sitzen an Manipulatoren einer Maschine.

April 2009. Paul B. hat es besonders eilig auf dem Heimweg von der Schule. Als plötzlich das kleine Mädchen vor ihm auf die Straße rennt, zieht der 17jährige fest an den Handbremsen seines Mountainbikes – zu schnell, zu fest. Das Rad überschlägt sich. Hart prallt der Gymnasiast mit dem Kopf auf und bleibt bewußtlos liegen.

Minuten später ist der Krankenwagen da. Die Fahrt ins Krankenhaus dauert nur eine Viertelstunde. Doch Pauls Krankendaten sind schon vor ihm dort – vom Sanitäter vorausgeschickt. Er hatte im Portemonnaie des Verunglückten die Versichertenkarte gefunden und sie in ein Lesegerät gesteckt. Das übertrug alle Daten drahtlos direkt in den Zentralrechner des Krankenhauses.

April 1999. Zehn Jahre vor dieser Szene sind auf den Versicherungskarten der Krankenkassen erst Name, Adresse und Versicherungsnummer gespeichert. Die Krankengeschichte eines Patienten ist auf zahlreiche Ablagen in Arztpraxen und Hospitälern verteilt und steht dem Klinikpersonal im Notfall meist nicht zur Verfügung. Aber: Fehlen Hinweise auf Allergien und Krankheiten in den Papieren des Patienten, kann es schnell zu Komplikationen kommen.

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Dabei könnten schon heute alle Patientendaten – Röntgenbilder, verschriebene Medikamente, Impfungen, Krankenberichte – in Krankenhäusern und Praxen digital erzeugt werden. Im Internet oder auf CD-ROM ließen sie sich jederzeit abrufbar archivieren. Im Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeiten Software-Experten und Mediziner derzeit an der Entwicklung einer digitalen Patientenakte.

April 2009. Noch bevor der Rettungswagen vor der Tür zur Notaufnahme hält, ist dort Pauls angeborener Herzfehler bekannt. Nach gründlicher Un-tersuchung lautet die Diagnose: keine Lebensgefahr, aber ein komplizierter Kieferbruch. Per Telekonferenz beraten Anästhesist und Chirurg mit dem Herzspezialisten, der den jungen Mann betreut, über die bevorstehende Operation.

Die Röntgenaufnahmen und weitere Daten gehen per Datenautobahn auch an einen Experten für Gesichtschirurgie in einer 900 Kilometer entfernten Universitätsklinik. Weil es im Kreiskrankenhaus, wo der 17jährige auf den Eingriff vorbereitet wird, keinen solchen Fachmann gibt, soll der die bevorstehende Kieferoperation ausführen – via Videokamera und Satellit.

April 1999. Telemedizin – der Sammelbegriff für virtuelle Kommunikation im Dienst der Medizin, von der Videokonferenz bis hin zur ferngesteuerten Operation – hat bereits in viele Kliniken und Institute Einzug gehalten. Datenvernetzung zwischen Krankenhäusern ist vielerorts gängige Praxis. Patientendaten und Bildbefunde können sofort verfügbar gemacht werden, wo sie gebraucht werden. Ein Beispiel: Routinemäßig werden eingescannte Aufnahmen von Gewebeproben aus dem Krankenhaus von Umtata in der südafrikanischen Transkei per E-Mail zur Begutachtung an Experten in Washington geschickt. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Darmstadt begann vor wenigen Monaten mit der Entwicklung eines tragbaren Ultraschallsystems. Spätestens im Jahr 2000 sollen Ärzte mit „TeleInVivo“ Ultraschall-Untersuchungen – etwa in Kriegsgebieten – ausführen und drahtlos an Fachleute überall auf der Welt übertragen können.

An der Berliner Robert-Rössle-Klinik arbeitet derzeit eine Forscher- und Medizinergruppe um den Krebschirurgen Prof. Peter Schlag, zusammen mit dem Institut für Pathologie der Charité, an dem Forschungsprojekt OP 2000 – einem über Satelliten mit der Außenwelt vernetzten Operationsraum. Im Mittelpunkt steht ein Operationsmikroskop. Es läßt sich auch von der Charité aus durch Antippen von Bildsymbolen auf einem Computerbildschirm fernsteuern. Probleme bereitet allerdings noch die Signallaufzeit: Ein Videosignal benötigt zur Übertragung, je nach Entfernung, bis zu drei Sekunden.

Dennoch erlauben die heutigen Anfänge der Telemedizin bereits Live-Übertragungen von Operationen: einerseits zu Lehrzwecken, andererseits, wenn bei schwierigen Eingriffen das Know-how von Spezialisten aus entfernten Kliniken gefragt ist. Das Deutsche Krebsforschungszentrum in Heidelberg übertrug bereits Anfang 1996 eine Operation per Internet rund um den Erdball – Millionen Interessierte schauten zu.

Die Möglichkeiten des Internet für den professionellen Einsatz der Telemedizin sind allerdings begrenzt – es mangelt an der notwendigen Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit. Für ungestörte und rasche Datenübertragung sind Satelliten vorläufig besser geeignet.

April 2009. Drei Tage vor dem geplanten Eingriff erstellen die Ärzte aus Pauls Kopf ein virtuelles Modell. Dabei verarbeitet ein Hochleistungsrechner die Aufnahmen einer Videokamera, eines Computertomographen und eines Magnetresonanz-Tomographen zu einem plastischen Bild.

Der zugeschaltete Spezialist betrachtet es durch eine Datenbrille, um sich einen dreidimensionalen Eindruck zu verschaffen. Anhand des virtuellen Kopfmodells rekonstruiert er die ursprüngliche Knochenform, plant die Operation und probt den Eingriff am virtuellen Modell.

April 1999. Bei der Gesichtschirurgie ist Präzision oberstes Gebot. Schon heute werden dazu verschiedene radiologische und computertomographische Aufnahmen miteinander verrechnet (Bildfusion). So können die Ärzte an virtuellen Doppelgängern der Patienten beispielsweise Implantate exakter anpassen, Operationen „trocken“ üben und dadurch die Operationszeit verkürzen.

Noch sind diese Techniken freilich zu teuer, um bereits Allgemeingut in allen Krankenhäusern zu sein. Pionierarbeit leisten derzeit Mediziner an der Universitätsklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (MKG) in Wien. Sie erproben ein neues System, bei dem der Chirurg während der Operation über eine Datenbrille wichtige Informationen eingespielt bekommt – zum Beispiel über die Lage von großen Blutgefäßen und Nerven. Bei dieser „intraoperativen Navigation“ zeigt das Computerprogramm dem Operateur stets an, wohin er sich mit seinen Instrumenten bewegen muß. Künftig sollen dem Chirurgen sogar die Spitzen seiner Geräte in die Datenbrille eingeblendet werden, so daß er sie gar nicht mehr real im Blick haben muß. Dann braucht er die Geräte nur noch durch ein kleines Loch in die Haut oder den Knochen einzuführen. „Der Eingriff wird viel sicherer und schonender für den Patienten“, urteilt MKG-Chirurg Prof. Rolf Ewers.

April 2009. Die Operation hat begonnen. Wie von selbst bewegen sich Skalpell, Zangen, Tupfer und Fräsen. Sie öffnen die Gesichtshaut, entfernen Stück für Stück den zertrümmerten Knochen, schleifen die Knochenränder glatt. Schließlich setzen sie das millimetergenau vorgeformte Implantat ein, drehen winzige Knochenschrauben fest und nähen am Ende die Wunde wieder zu.

Videokameras übertragen per Satellit die Bilder und Töne live aus dem Körper des Patienten in die 900 Kilometer entfernte, auf solche Eingriffe spezialisierte Chirurgische Universitätsklinik. Über Kontakte in den Handschuhen, Datenbrille und Kopfhörer erlebt der Chirurg die virtuelle Welt, als sei er direkt vor Ort. Vom Sessel aus, die Arme bequem und sicher aufgestützt, führt er am Computer die Eingriffe am virtuellen Patienten aus. Online wird jede seiner Handbewegungen von Sensoren registriert, vom Computer in Steuerbefehle umgewandelt und direkt zum Operationsroboter ins Kreiskrankenhaus übertragen – das Paul B. in einigen Wochen wiederhergestellt verlassen wird.

April 1999. Die erste mit Roboter-Hilfe gelungene Operation am offenen Herzen eines Menschen liegt elf Monate zurück. Von einer Konsole aus hat Prof. Alain Carpentier im Pariser Broussais-Krankenhaus die Maschine dirigiert.

Auch Herzchirurg Prof. Hermann Reichenspurner vom Klinikum Großhadern in München sieht sein Ziel in der voll mechanisierten Herzoperation, die mit wenigen Schnitten auskommt: „Die menschliche Hand ist einfach zu groß, um wirklich millimetergenau arbeiten zu können.“ Er experimentiert mit einem Roboter, der auf akustische Signale reagiert und eine winzige Kamera im Herzen des Patienten steuert. Ein weiteres Beispiel, daß auch hier die Zukunft bereits begonnen hat: An der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik in Frankfurt am Main sowie an der Universitätsklinik Erlangen steuert bei Hüftoperationen ein Computerprogramm das Fräsen von Knochenkanälen, wo hernach Metallprothesen verankert werden sollen.

Fürs notwendige Fingerspitzengefühl des fernoperierenden Chirurgen von morgen hat das Deutsche Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gesorgt. In seinem Forschungszentrum in Oberpfaffenhofen entwickelte eine Arbeitsgruppe um Prof. Gerhard Hirzinger eine spezielle Virtual-Reality-Software. Mit ihrer Hilfe spürt der Chirurg über Drucksensoren in seinen Datenhandschuhen ganz real die berührten Organe. Damit leisteten die DLR-Forscher einen Beitrag zur „minimal-invasiven Chirurgie“, die bei Gallenblasen- und Blinddarmoperationen heute schon vielfach den großen Schnitt unnötig macht. Hier operiert der Arzt ohne direkten Fingerkontakt mit langstieligen Geräten durch kleinste Einschnitte im Körper und gewinnt seinen Einblick ins Körperinnere über Miniatur-Videokameras.

Zwar warnt der Tübinger Chirurg Gerhard Bueß, selbst ein Pionier der minimal-invasiven Chirurgie, vor naßforschem Vorgehen: „Die kritiklose Anwendung neuer Technik kann für den Patienten ausgesprochen gefährlich sein.“ Doch am Trend ändert das nichts: Die räumliche Trennung von Chirurg und Patient hat bereits begonnen.

Beatrix Stoepel

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