Der intelligente Operationssaal

Das Bundesforschungsministerium stellt auf dem Digitalgipfel 2017 zusammen mit dem Leipziger Zentrum für computerassistierte Chirurgie (ICCAS) den intelligenten Operationssaal der Zukunft vor. Ein Interview mit Andreas Melzer, dem Direktor des ICCAS.

bmbf.de: Herr Professor Melzer, wann ist ein Operationssaal intelligent?

Andreas Melzer: Ein Operationssaal ist intelligent, wenn er den Arzt bei der Operation bestmöglich unterstützt. Der OP erkennt automatisch, was der Chirurg gerade tut und er weiß, was er als nächstes tun wird. Der intelligente OP denkt mit, denkt voraus und passt sich an.

Wie sieht diese Unterstützung für den Arzt konkret aus?

Stellen Sie sich zum Beispiel eine Operation vor: Der Arzt hat im intelligenten OP auf einem Bildschirm direkt am OP-Tisch eine Workflow-Prozesskarte. Ähnlich wie das Navigationssystem im Auto zeigt sie ihm, an welcher Stelle des chirurgischen Eingriffs er sich gerade befindet und welcher Schritt als nächstes kommt. Dabei schreibt ihm das System jedoch nichts vor, sondern bietet geeignete Möglichkeiten an, reagiert flexibel auf jeden Arbeitsschritt des Operateurs und passt die Einstellungen der OP Geräte und Systeme dem jeweiligen Vorgehen an.

Warum spielt das Thema Information im OP eine immer wichtigere Rolle?

Professor Dr. Andreas Melzer
Prof. Dr. Andreas Melzer, Direktor des Leipziger Zentrums für computerassistierte Chirurgie (ICCAS) © ICCAS

Ein Arzt hat heute viel mehr Informationen über seinen Patienten zur Verfügung als früher, zum Beispiel aufgrund der sehr fortgeschrittenen, detailreichen Diagnoseverfahren. Gleichzeitig steigt die Zahl an wissenschaftlichen Studien in seinem Fachgebiet, die er kennen muss. Der Arzt muss während der OP in der Lage sein, ein möglichst ganzheitliches individuelles Bild über den Zustand seines Patienten zu bekommen. Wir haben am ICCAS digitale Systeme entwickelt, die diese Informationen unmittelbar während der chirurgischen Prozedur liefern können.

Wie kann der intelligente OP dem Arzt und letztlich auch dem Patienten helfen?

Im intelligenten Operationssaal bekommt der Chirurg nicht nur Informationen geliefert. Die Technik, die wir entwickeln, denkt mit und warnt den Chirurgen vor Risiken und kritischen Situationen. Zum Beispiel können die Operateure mithilfe von Wärmebildkameras vor und bei dem Eingriff feststellen, wo Blutgefäße liegen, da deren Temperatur etwas höher ist als die des umgebenden Gewebes. Das hilft dem Chirurgen wichtige Blutgefäße aufzuspüren und zu erhalten. Die Operation verläuft sicherer und entspannter, was am Ende vor allem den Patienten zugute kommt.

Weshalb ist die Bereitstellung dieser Informationen im OP so aufwendig?

Unter anderem deshalb, weil wir zuerst die technischen Grundlagen hierfür schaffen mussten. Das ICCAS wird seit 2005 vom Bundesforschungsministerium gefördert und in den ersten Jahren war es eine der wichtigsten Aufgaben, den Informationsaustausch zwischen der komplexen Medizintechnik und den klinischen Daten überhaupt erst zu ermöglichen. Zudem mussten Normen und Standards zur technischen Kommunikation entwickelt und getestet werden. Dies war nur möglich, weil bei uns Informatiker, Ingenieure und Mediziner eng zusammenarbeiten. Diese Arbeit über Fakultätsgrenzen hinweg und zwischen den klinischen Disziplinen war eine wichtige und wahrscheinlich die schwierigste Anforderung des Programms. Dass dies gelang, zeigt die große Stärke des ICCAS-Teams.

Wie sieht diese interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Praxis aus?

Jede Idee muss letztendlich in der Praxis – das heißt im OP – funktionieren. Der Arzt ist der Anwender, er muss mit dem Produkt des Ingenieurs ohne Probleme arbeiten können. Daher stehen bei uns bereits am Anfang jeder Entwicklung Ärzte und Informatiker in engstem Kontakt. So realisieren wir Problemlösungen für den konkreten Anwendungsfall. Ein Beispiel dafür ist das Tumorboard der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde-Abteilung von Professor Andreas Dietz, das sich einmal wöchentlich am Uniklinikum in Leipzig trifft. Mit dem vom ICCAS entwickelten digitalen OncoFlow-System bekommen die Mediziner sämtliche Diagnosedaten eines Krebspatienten kompakt und übersichtlich geliefert. Auf dieser Basis können sie gemeinsam die bestmögliche Therapieentscheidung treffen.

Wann wird der intelligente OP in unsere Kliniken Einzug halten?

Wir arbeiten mit einem großen, internationalen und sehr motiviertem Team unter der Leitung von Professor Thomas Neumuth daran, unsere Vision in den nächsten 5 bis10 Jahren zu verwirklichen. Diese Vision beinhaltet zum Beispiel ein “Chirurgisches Cockpit“: Ein umfassendes Assistenzsystem, das sämtliche Arbeitsabläufe im Operationssaal überwacht und den Chirurgen von der Informationsanalyse über die Therapieentscheidung bis hin zur Therapiedurchführung unterstützt. Der Chirurg kann dann alle verfügbaren wichtigen Informationen per Sprach- oder Gestensteuerung anfordern und sofort auf einem zentralen Monitor oder im Okular seines Operationsmikroskops angezeigt bekommen. Wir haben seit unserem Start 2005 enorme Fortschritte gemacht. Aber alle technischen Systeme müssen sich in der klinischen Praxis bewähren und die Zulassungsverfahren für die komplexen, medizinischen Produkte können sehr lange dauern.

Ziel ihrer Forschungen ist eine Technikumgebung, die den Chirurgen unterstützt. Ist es für Sie denkbar, dass in Zukunft nicht mehr der Arzt operiert, sondern ein Roboter?

Dass statt gut ausgebildeter Ärzte nur noch Roboter operieren, ist nicht unser Ziel. Mit den Technologien, die wir am ICCAS entwickeln, wollen wir Chirurgen bestmöglich unterstützen. Das beginnt schon vor einer Operation, bei der Entscheidung für die erfolgversprechendste Therapie. Während der OP sollen vorausschauende Systeme den Operateur vor Gefahren warnen, die möglichen Operationsschritte anzeigen und zu jeder Zeit wichtige Informationen über den Patienten liefern. Auch Robotersysteme können chirurgische Prozeduren zum Teil schon sehr gut unterstützen, doch soll der Arzt jederzeit die Kontrolle über all seine Instrumente behalten.