Robotik für die Herzklappe

Blick in den OP-Saal mit dem OP-Roboter da Vinci, rechts eine von zwei Steuerkonsolen.

Foto: Rainer Bücken

Dunkle Wolken hängen über den Bergen, als sich am 26. Juli Herbert Berger (Name geändert) und drei Mitläufer in Miesbach auf den Weg machen. Ein mittelschwerer Berglauf sollte es werden – doch nach ca. 30 min muss Berger aufgeben – ein Ziehen in der linken Brust lässt ihn innehalten. Nach einer Weile geht es besser, doch Laufen ist nicht mehr. Die Truppe tritt den Heimweg an – wandernd, nicht laufend.

Minimalinvasiver Eingriff erwünscht

Bergers Verdacht: Myokarditis, also Herzmuskelentzündung. Bei seinem letzten Lauf ist eine Erkältung noch nicht ganz auskuriert, könnte aber die Ursache sein. Beim Kardiologen Entwarnung in puncto Myokarditis – aber die andere Baustelle klingt nicht minder gefährlich, ist doch von Mitralklappeninsuffizienz die Rede. Damit ist ein Defekt an einer der vier Herzklappen gemeint, und zwar in der, die den linken Vorhof von der linken Herzkammer trennt.

Gibt es da Undichtigkeiten, fließt Blut teilweise zurück von der Herzkammer in den Vorhof, also in die falsche Richtung. Es muss operiert werden. Für den 48-Jährigen ein Schock! Doch wenn schon – dann bitte minimalinvasiv, ohne den Thorax öffnen zu müssen. Der Kardiologe kennt einen Spezialisten auf diesem Gebiet – Jörg Kempfert, Professor und Leitender Oberarzt am Herzzentrum der Charité in Berlin. Der Kontakt ist schnell hergestellt und es werden weitere Untersuchungen verabredet .

Unter anderem ein Schluckecho, kurz TEE genannt. Dazu fährt Patient Berger nach München, wo ein Endoskop mit einem Ultraschallkopf in die Speiseröhre eingeführt wird. „Da kann man das Herz noch etwas besser anschauen, ohne dass die Rippen dazwischen sind. Da haben wir gesehen, wie das Blut wieder zurückläuft. Und das hat die Befundung der Mitralklappeninsuffizienz bestärkt“, erinnert sich Berger. Am 10. November reist Herz­patient Berger nach Berlin, bezieht ein kleines Apartment und wird einen Tag später zur stationären Behandlung im Herzzentrum aufgenommen.

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Roboter und OP-Team arbeiten eng zusammen

Einen Tag später folgt die OP-Vorbereitung und am 12. November geht es am Mittag los. Kaum hat sich der Patient auf den OP-Tisch gelegt, wird er steril abgedeckt und die Vollnarkose entfaltet ihre Wirkung. Dann beginnen das OP-Team und der Roboter mit den Arbeiten. Das Team setzt vier 8-mm-Trokare, also Zugänge für das rechte und linke Roboterinstrument, einen Zusatzarm sowie die Kamera. Dann noch ein 12-mm-Serviceport fürs Ein- und Ausbringen von Naht- und sonstigem Material, alles zunächst luftdicht verschlossen. Damit das Herz zum Stillstand kommt und eröffnet werden kann, erfolgt der Anschluss an die Herz-Lungen-Maschine.

Vor dem Operationssystem da Vinci: Volkmar Falk, Ärztlicher Direktor des DHZC (li.), und Jörg Kempfert, Leitender Oberarzt Herzchirurgie am DHZC.

Foto: Rainer Bücken

Und noch kurz bevor es losgeht, sind die Professoren Volkmar Falk, Ärztlicher Direktor des DHZC, und der Leitende Oberarzt, Jörg Kempfert, bereit für die Beantwortung einiger Fragen. Beide sind seit 2014 an der Charité und haben dort die Schlüssellochtechnik eingeführt – und sie jetzt zur Perfektion weiterentwickelt, nachdem die ersten OPs mit einem frühen Prototypen des OP-Roboters da Vinci der US-Firma Intuitive Surgical bereits Ende der 1990er-Jahre vorgenommen wurden.

Roboterarme beherrschen alle sechs Bewegungsfreiheitsgrade – und nicht nur vier

Der Name ist von „Leonardos Roboter“ um 1495 entliehen. „Mittlerweile machen wir im Jahr über 400 endoskopische Eingriffe an der Mitralklappe und verfügen wahrscheinlich deutschlandweit über die größte Expertise bei der Schlüsselloch­reparatur dieser Klappen“, sagt Volkmar Falk. Und weiter: „Ganz viele Operationen kann man nur machen, wenn das Brustbein in der Mitte durchtrennt wird und die Rippen gespreizt werden, das ist die klassische Herzchirurgie, wovor die Patienten großen Respekt haben.“

Die Robotiksysteme können deutlich mehr, als mit einfachen endoskopischen Instrumenten möglich ist. So beherrschen die Roboterarme alle sechs Bewegungsfreiheitsgrade – und nicht nur vier. „Versuchen Sie mal mit fixiertem Handgelenk zu unterschreiben“ – so Falks Erklärung der Möglichkeiten. „Mit dem Roboter könnten Sie das.“ Und noch viel mehr. Die geschmeidigen und sehr präzisen Bewegungen der Roboterarme steuert der Operateur mit zwei Controllern und Fußpedalen an einer Konsole, die ebenfalls im OP-Saal steht, nur wenige Meter vom OP-Tisch mit OP-Roboter entfernt.

Operateur steuert die Roboterbewegung in Echtzeit

Das OP-Bild ist im eingebauten Headset zu sehen – auf zwei kleinen Bildschirmen, dreidimensional und in HDTV, es kann auch vergrößert werden. Dabei stimmen Blickrichtung und OP-Bewegung überein, es ist vom automatischen Eye-Hand-Alignment die Rede. Bei einer klassischen endoskopischen OP führt eine Bewegung außerhalb des Körpers von rechts nach links im Körper zu einer OP-Instrumentenbewegung von links nach rechts. Das gibt es beim OP-Roboter nicht, es kommt zu keiner Rechts-Links-Umkehr, also zu keinem Fulcrum-Effekt, das Instrument bewegt sich in die gleiche Richtung wie die Hand des Operateurs – oder der Operateurin.

Zwei Handgriffe steuern die OP-Instrumente des Roboters, der ­einige Meter entfernt steht.

Foto: Rainer Bücken

Deren Bewegungen werden in Echtzeit, also ohne Latenz, elektrisch an die Instrumente des Operationsroboters übertragen, wo sie wiederum in mechanische Bewegungen umgesetzt werden. Und das nicht unbedingt 1:1, sondern auch 1:3, soll heißen, 10 mm Handbewegung ergeben 3 mm OP-Instrumentenbewegung. Im Übrigen werden leichte Zitter­bewegungen eliminiert und nicht ans OP-Besteck weitergeleitet. Überhaupt – die Arme sind aufgestützt, alles ergonomisch bedacht für ermüdungsfreies Operieren.

Sieht einfach aus – ist es aber nicht

Auch ich darf mich beweisen. Nicht an einem Herzen, sondern an Gummibärchen, die in drei Schälchen unter den OP-Instrumenten schlummern. Erste Erkenntnis: Bis zur OP-Reife werde ich es nie bringen …

„Wir haben das Gerät seit Mitte Februar im Einsatz, dankenswerterweise finanziert hauptsächlich über die Stiftung Deutsches Herzzentrum, weil wir dafür auch kein Budget haben“, erklärt der Ärztliche Direktor. „Und die Kostenträger finanzieren das nicht!“

Und warum dann das Ganze? „Wir machen das, weil wir denken, dass es für die Patienten gut ist. Allerdings sind solche OPs eindeutig teurer, doch wir könnten eine Gegenrechnung aufmachen, weil wir die Patienten schneller extubieren, können, sie schneller aus der Intensivstation rausholen und sie schneller entlassen“, sagt Falk und fügt ärgerlich hinzu: „Wenn wir Krankenhausaufenthalte verkürzen, sieht das Deutsche DRG-System (Diagnosis Related Groups, diagnose­bezogene Fallgruppen) leider keine Incentivierung vor, werden wir dafür nicht belohnt. Doch eine solche Therapie sollte auch im Gesundheitssystem finanziert werden.“

Das OP-Team am Herzzentrum unter Leitung von Jörg Kempfert hat sich jedenfalls optimal vorbereitet: „Wir haben damit nach einer intensiven Einarbeitungszeit seit Februar über 260 Eingriffe gemacht. So sind wir europaweit führend bei robotisch assistierten Herzklappen-OPs.“

Reparatur statt Ersatz der Herzklappe: Hohe Erfolgsquote und bessere Langzeitergebnisse

Eine Reparatur der Mitralklappe ist sinnvoller als ein Klappenersatz. Mit künstlichen Gore-Fäden und einem Gore-Ring wird die alte Klappe wieder in Form gebracht. Danach wird mit Wasser gespült und kontrolliert, ob sie wirklich dichthält. „Bisher konnten wir über 99 % der Klappen erfolgreich reparieren, sodass wir keinen Klappenersatz durchführen mussten“, ergänzt der Direktor. Die reparierten Klappen bieten bessere Langzeitergebnisse für die im Durchschnitt 60 Jahre alten Patienten.

Über 12 Mio. minimalinvasive Eingriffe mit Da-Vinci-Systemen sollen laut Intuitive Surgical seit 2012 durchgeführt worden sein, vor allem in den Bereichen Urologie und Inneres. Und die Entwicklung geht weiter. Fürs nächste Jahr hat das Herzzentrum die Anschaffung der neuesten Gerätegeneration geplant, dann soll nämlich mit da Vinci 5 das leistungsfähigste Operationssystem am Augustenburger Platz einziehen.

Damit sollen noch feinere Instrumente – sogar mit Haptik-Feedback – zu steuern sein, sollen Bypass-OPs am schlagenden Herzen möglich werden. Es ist sinnvoll, auch die Kraft zu spüren, mit der das OP-Besteck zugreift – oder zugreifen soll. Telemedizinische Fern-OPs könnten ebenfalls möglich werden, selbst wenn das nicht im zentralen Interesse des Herstellers liegt. Auch die Kamera ist kleiner und beweglicher, kann sogar UHD mit 4K. „Für uns bedeutet die Anschaffung einen erneuten Technologiesprung“, ist Falk zuversichtlich.

Maßarbeit: Der Roboter da Vinci im OP-Einsatz.

Foto: Deutsches Herzzentrum der Charité

Auch wenn die Charité in vielen Bereichen die Nummer eins ist – bei der Anschaffung des neuen da Vinci ist sie es nicht – da besitzen bereits das St. Antonius-Hospital in Gronau (NRW) und die Universitätsmedizin Magdeburg diese Techniken. Dort hat das Land Sachsen-Anhalt die Förderung des 2,8 Mio. € teuren Supergerätes übernommen. Aber bei beiden stehen andere medizinische Schwerpunkte auf dem Programm – so bleibt das DHZC dann doch unangefochten ganz vorne, da, wo es ums Herz geht.

Rasante Entwicklung in der Robotikbranche

Gerne würde Falk auch auf Geräte deutscher Provenienz zurückgreifen, doch die gibt es nicht. „Bei uns sind solche Techniken vor Jahren entwickelt worden, doch haben die nie die Praxistauglichkeit erlangt. Dafür wären 100 Mio. €, 200 Mio. € nötig gewesen, doch die gab es nicht, aber Intuitive kassierte die mühelos ein und konnte loslegen“, bedauert der DHZC-Direktor. Und fügt das Beispiel Kuka hinzu, ein deutscher Robotikmusterbetrieb, der 2016 an die chinesische Midea ging. Heute hat dieser Multi über 190.000 Mitarbeitende und bringt es auf einen Jahresumsatz von nahezu 50 Mrd. €. Verpasste Chancen, dumm gelaufen.

Seit 2019 gelten diverse Patente von Intuitive Surgical nicht mehr, über zehn Hersteller entwickeln Konkurrenzprodukte. In Deutschland gibt es noch einige medizintechnische Unternehmen, können auch „State of the Art“. Ovesco als führendes Unternehmen im Bereich Medizintechnik mit Hauptsitz in Tübingen ist nur ein Beispiel. Selbst Thomas Stieglitz, Professor am Institut für Mikrosystemtechnik – IMTEK an der Universität Freiburg, hält „weitere Schritte auf vielen Ebenen, um auf Augenhöhe mit den USA und Asien zu kommen, für dringend notwendig“.

Autonome Herz-OPs sind unwahrscheinlich

Damit da Vinci 5 wirklich gekauft werden kann, sind noch finanzielle Hürden zu überwinden. Hier spielt die Stiftung Deutsches Herzzentrum eine zentrale Rolle, wie der Vorstandsvorsitzende Hans Meier erklärt. „Für so ein Projekt ist natürlich eine Anlauffinanzierung ganz wichtig, sonst bekommt man es gar nicht vom Boden.“ Auch für das jetzige Projekt habe man „rund eine Million Euro reingegeben“, so Meier.

Auch der Nachwuchs muss das alles mitmachen, muss lernen, einen solchen robotischen Telemanipulator von der Pike an zu bedienen. Dafür gibt es ein zweites Cockpit, die Bedienerhoheit kann hin- und hergewechselt werden. Und vollständig autonom agierende Systeme? „Die wird es so schnell nicht geben, aber da Vinci 5 kann schon gewisse Schritte autonom machen. Diese Systeme lernen auch, übernehmen Operationsdaten von Tausenden Patienten“, erklärt Falk. „Und ja, autonome Operationen werden wir schon noch erleben, vielleicht nicht bei einer Herz-OP.“ Und weiter: „Wir haben auf unseren Intensivstationen schon erste Entscheidungs­unterstützungssysteme laufen, wo die KI in der Bildanalytik besser ist, als jeder Diagnostiker das sein kann. Die Ärzte und Ärztinnen von morgen werden eine komplett andere Wissensbasis und Unterstützung haben. Wir stehen mitten in einer Revolution, die die Medizin komplett umkrempeln wird.“

OP erfolgreich

Die roboterassistierte Operation von Herzpatient Berger hat gut vier Stunden gedauert – und damit ähnlich lang wie eine konventionelle. Herbert Berger wird wach auf der Intensivstation, ist noch etwas euphorisiert, noch wirkt die Narkose nach. „Ich habe positiv geträumt, doch der Traum gehört mir, den teile ich nicht“, so Berger. Aber die lauten Geräte nerven – und drei Patienten auf einem Zimmer – das ist schon krass. Doch die Tortur dauert nur eine Nacht, und dann kommt er „auf Station“, wird mobilisiert, darf aufstehen und essen. Vor allem will der Medikamentencocktail aus Gerinnungshemmer und Schmerzmittel bewältigt sein. Doch Schmerzen haben roboterassistierte Operierte deutlich weniger.

Am Sonntag, vier Tage sind vergangen, steht die Entlassung an. Mit einem Taxi geht es zum Apartment, denn nach drei weiteren Tagen ist eine Wiedervorstellung zur Abschlussuntersuchung geplant. Ultraschall und Röntgenaufnahme der Lunge bestätigen: Die OP ist erfolgreich, die Heilung läuft planmäßig. Doch noch muss sich Herbert Berger schonen – mit Ausdauersport soll er frühestens sechs Wochen nach der OP beginnen. „Da freue ich mich schon auf die erste Skitour – mit der reparierten Mitralklappe. Mitte Februar kann ich den Blutverdünner wieder absetzen.“ Und: „Ich bin jedenfalls unheimlich froh und dankbar, dass so eine OP minimal­invasiv möglich ist – und dass es so tolle Ärzte und Ärztinnen gibt, die das können.“ Damit geht für Herbert Berger eine Gesundheitsreise zu Ende – am Donnerstag sitzt er im Zug – zurück nach Miesbach.