Analyse der Lernkurve und der applizierten Kräfte am Gewebe in der Roboter-assistierten Chirurgie

Abstract

Die Roboter-assistierte Laparoskopie besitzt das Potenzial einer disruptiven Technologie, dennoch verbleiben trotz vielversprechender Entwicklungen etliche Fragestellungen bislang ungeklärt. Eine dieser Hypothesen ist, dass Operationsteams mit robotischen Assistenzsystemen eine zeitintensive Lernkurve durchschreiten. Um dies genauer zu untersuchen, wurde die Lernkurve roboterunterstützter Operationen anhand der Prozedurzeiten bei den ersten 20 Fällen der Roboter-assistierten ventralen Rektopexie am Universitätsklinikum Tübingen beschrieben. Der Begriff Lernkurve wurde anhand des quantitativen Parameters Zeit als Umschwung einer Lern- in eine Plateauphase definiert. Für die Gesamtdauer konnte ein Erreichen dieses stabilen Zustands nach fünf Eingriffen gezeigt werden. Diese Ergebnisse sind nicht zwangsläufig auf andere Teams und andere Szenarien übertragbar, suggerieren dennoch eine zügig mögliche Etablierung von Robotiksystemen.

Ein weiterer relevanter Aspekt der Roboter-assistierten Chirurgie ist der genau dosierte Einsatz von Kräften. Um die eingebrachten Kräfte in der Gewebe-Instrumenten-Interaktion objektivieren zu können, wurde in einer zweiten wissenschaftlichen Zielsetzung die Konzeption, Entwicklung, Konstruktion, Programmierung und Anwendungsdemonstration eines Messsystems zur Erfassung räumlicher Position und applizierter Kräfte in der Laparoskopie beschrieben. Der auf einem kardanischen Gelenk basierende Kraft- und Positionsmessstand für laparoskopische Rohrschaftinstrumente wurde zuerst CAD-konstruiert und in mehreren Entwicklungsstufen als Prototyp umgesetzt. Hierfür kamen subtraktive und additive Fertigungsverfahren zum Einsatz. Integrierte Wägezellen dienen der Kraftmessung, während Potentiometer die Absolutposition erfassen. Die Datenerfassung erfolgt durch einen programmierbaren Mikrokontroller und die Datenausgabe ist über eine Kontrollkonsole sowie optional über einen angeschlossenen PC möglich.

In der realitätsnahen Anwendungsdemonstration am Organmodell wurden die applizierten Kräfte bis zum Kontaktverlust von Instrument und Gewebe bei Zugmanövern am Hartmann-Pouch im Rahmen einer Cholezystektomie erfasst. Insgesamt wurden an sechs Organmodellen jeweils sechs verschieden konfigurierte Fasszangen evaluiert. Die Fasszangen mit traumatischen Oberflächenprofil konnten hierbei signifikant die höchsten Maximalkräfte aufbringen. Neben der Evaluation von Instrumenten hinsichtlich der Eignung für chirurgische Eingriffe können die ermittelten Daten der Roboterchirurgie als Referenzwerte, beispielsweise für die Definition von Grenzwerten eingesetzter Maximalkräfte, dienen. Darüber hinaus stellt der Kraft- und Positionsmessstand Messparameter zur Verfügung, durch welche chirurgisches Training in Zukunft effektiver gestaltet werden kann.