Roboter absolviert chirurgische Übung erstmals besser als Mensch

Der technologische Fortschritt sorgt dafür, dass Jahr für Jahr Durchbrüche in der Medizin vernommen werden können. Nun steht ein Forscherteam bestehend aus mehreren internationalen Wissenschaftlern offenbar vor dem nächsten Meilenstein. So hat ein Roboter, der auf chirurgische Eingriffe spezialisiert ist, eine gängige Übungsaufgabe schneller lösen können als sein Pendant aus Fleisch und Blut.

Chirurg aus Metall

Am 10. Februar 1996 staunte die Welt, als ein von IBM entwickelter Computer den damaligen Schachweltmeister Garri Kasparow besiegte. Seitdem wurde mit vielen weiteren Meilensteinen deutlich, dass Maschinen mit der passenden Software und Leistung in vielen Dingen dem Menschen überlegen sind. So hat im Februar bei einem Großbrand in Hessen ein kleiner Roboterhund von Boston Dynamics erstmals zum Einsatz kommen können, um im betroffenen Haus eigenständig nach Überlebenden suchen zu können. Nun scheint es auch im Bereich der Chirurgie soweit zu sein.

So konnte ein Team aus Wissenschaftlern beim sogenannten „Peg Transfer“, einer Übung für Chirurgen, feststellen, dass der entwickelte Chirurgie-Roboter eigenständig nicht nur genauso präzise wie ein Mensch arbeitete. Obendrein war er mit seiner Trainingsaufgabe, die einen minimal invasiven Eingriff simuliert, schneller fertig als ein menschlicher Chirurg. Das Roboter-System namens „da Vinci“ stellt dabei nach Angaben der Wissenschaftler einen neuen Rekord auf und legt damit gleichsam auch einen Meilenstein in der Geschichte der Medizin. Schließlich hat es bislang noch kein anderer Roboter geschafft, in chirurgischen Aufgaben den Menschen zu übertrumpfen.

Roboter sind nicht neu im Operationssaal

Natürlich konnte der Roboter des Typs „da Vinci“ diese herausfordernde Aufgabe nicht auf Anhieb meistern. Stattdessen setzten die Wissenschaftler auf das Prinzip des Machine Learning, welches auf dem Motto „Übung macht den Meister“ basiert. Das sogenannte da Vinci Research Kit ist kein Neuling im Bereich der Chirurgie. Stattdessen nutzen Chirurgen diese Technik bereits seit längerem, um bei minimal invasiven Eingriffen Unterstützung zu erhalten. Da diese Operationsmethode auf möglichst kleine Schnitte setzt, nennt man sie Umgangssprachlich auch Schlüssellochmethode. Angesichts des kleinen Einschnitts muss man sich bei dieser OP-Technik auf Kameras verlassen, die den zu operierenden Bereich auf einen Bildschirm senden.

Im Rahmen dieser Eingriffe agiert das da Vinci Research Kit bislang bereits seit einiger Zeit als Roboterarm zur Unterstützung des Chirurgen. Allerdings agiert die Maschine nicht selbstständig, sondern wird vom Chirurgen gesteuert. Dieses Prinzip haben sich die Wissenschaftler zunutze gemacht. Sie platzierten mehrere Marker an dem Roboter und zeichneten mit deren Hilfe die Bewegungsabläufe auf. Die daraus resultierten Ergebnisse nutzten sie dann, um einen Algorithmus für die eigenständige Arbeit des Roboters zu entwickeln. Folglich durchlief dieser ein Trainingsprogramm, welches ihn schlussendlich besser machte als einen menschlichen Chirurgen.

Die Ergebnisse sind wirklich erstaunlich

Der Versuchsaufbau versprach starke Konkurrenz für den OP-Roboter. Mit von der Partie war unter anderem ein Chirurg, der bereits über 900 Operationen in seiner Laufbahn hinter sich gebracht hatte. Roboter wie Ärzte sollten den besagten „Peg Transfer“ durchführen, um Vergleiche aufstellen zu können. Diese Übung ist ein gängiges Training für junge Chirurgen, die sich noch in ihrer Ausbildungsphase befinden. Hier muss man mit viel Fingerspitzengefühl kleinste Blöcke von A nach B manövrieren. Dabei bedienen sich die Ärzte keiner Pinzette, sondern steuern den besagten Roboterarm. Den Peg Transfer unterscheidet man in drei unterschiedlich schwierige Level. Stufe Eins erfordert die Bewegung der Blöcke unter Zuhilfenahme eines Roboterarms. Stufe Zwei hingegen lässt die Chirurgen die Aufgabe parallel mit zwei Robotern erledigen. In Level Drei sollen die Ärzte dann gar die kleinen Blöcke von einem Roboterarm an den anderen übergeben.

Ein neuer Meilenstein in der Medizin

Der Roboter hatte in den Disziplinen, welche beide Arme erfordern, gegenüber den erfahrenen Chirurgen die Nase vorn. Lediglich beim Versuchsaufbau, der die Bewegung der Blöcke mittels eines Armes vorsieht, konnten die Chirurgen aus Fleisch und Blut einen Sieg einheimsen. Trotz seiner hohen Geschwindigkeit agierte der Roboter übrigens fehlerfrei. So wies er nach Angaben der Wissenschaftler eine Erfolgsquote von 100 Prozent auf. Selbiges galt allerdings auch für das menschliche Pendant. Doch was schließen nun die Wissenschaftler aus ihrem Versuchsaufbau? Aus ihrer Sicht handelt es sich um einen deutlichen Beweis dafür, dass man Robotertechnik auch ohne Menschen bei chirurgischen Eingriffen nutzen kann – zumindest in der Theorie. Fest steht nämlich, dass der Peg Transfer auf einem starren Versuchsobjekt basiert.

Der menschliche Körper ist hingegen alles andere als starr – auch nicht, wenn der Patient narkotisiert ist. Aus diesem Grund betonten sie noch einmal, dass vergleichbare Übungen an menschlichen Versuchsobjekten noch Zukunftsmusik seien. Schließlich handelt es sich bei diesen um weit komplexere Herausforderungen. Bevor es soweit kommt, dürften die Roboter wohl ohnehin erst einmal an Tieren „herumdoktern“.  Folglich müssen nun keineswegs Chirurgen ihren Kittel in den Schrank hängen und um ihren Job bangen. Es wird noch lange Zeit dauern, bis Roboter auf sich allein gestellt Operationen durchführen können. Ein Schritt in die richtige Richtung ist die Studie dennoch. Schließlich hat sie gezeigt, dass Roboter die Arbeit deutlich schneller verrichten können. Obendrein muss man sich bei ihnen um keine lebensbedrohliche Übermüdung fürchten.

Ist das erst der Anfang?

Auf Seiten des Forscherteams ist man nun vor allem eines: motiviert. So wollen sie so schnell wie möglich neue Versuchsaufbauten entwickeln, bei denen die Roboter weitere Aufgaben aus der Medizin verrichten können. Dabei denken sie insbesondere an Hilfsaufgaben wie zum Beispiel das Nähen von Wunden im Anschluss an die Operation. Da es sich bei der Haut um ein starres Objekt handelt, dürfte die Komplexität dieser Aufgabe auch deutlich niedriger sein. Möglicherweise könnten in diesem unterstützenden Bereich früher oder später auch die ersten Roboter alleinig arbeiten. Dass Technik Menschenleben retten kann, hat erst im Januar diesen Jahres ein Drohneneinsatz in Schweden gezeigt. Hier lieferte eine Drohne nämlich im Zuge eines Notrufs innerhalb weniger Minuten einen Defibrilator nachdem ein Mann einen Herzinfarkt erlitt.