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Roboter-assistierte Chirurgie – Stellenwert in der Urologie

Urologie & Andrologie
<p class="article-intro">Schon 1996 führten Buess und Schurr erste Versuche mit einem Operationsroboter zur Laparoskopie (ARTEMIS) am Kernforschungszentrum Karlsruhe durch. 1999 gelang es den Firmen Computer Motion (ZEUS) und Intuitive Surgical (da Vinci), erste klinische Einsätze der beiden Systeme zu realisieren.<sup>1–4</sup></p> <hr /> <p class="article-content"><p>Dabei stellte sich das Da-Vinci-System schnell als das qualitativ bessere Ger&auml;t heraus: Es bot den Vorteil einer geschlossenen Konsole mit 3D-Bild, freibeweglichen schlaufengef&uuml;hrten Instrumenten mit 7 Freiheitsgraden und einem Kupplungsmechanismus zur Korrektur der Arbeitsposition der H&auml;nde des Operateurs. <sup>4&ndash;6</sup> Die technisch weniger aufwendige Konzeption des ZEUS erm&ouml;glichte allerdings eine transatlantische laparoskopische Cholezystektomie durch Marescaux.<sup>3&ndash;8</sup><br /> Andere endoskopische Roboter, wie der von Wickhams Arbeitsgruppe konzipierte TURP-Roboter, bew&auml;hrten sich demgegen&uuml;ber nicht im klinischen Einsatz.<sup>9</sup> Nachdem Intuitive Surgical im Jahr 2003 Computer Motion mit all seinen Patentrechten &uuml;bernommen hatte, bestand in den letzten 15 Jahren eine Monopolsituation bez&uuml;glich eines Operationsroboters.<sup>6&ndash;7</sup> Da die wesentlichen Patente von Intuitive Surgical im Jahr 2019 auslaufen, kann eine interessante Konkurrenzsituation in den kommenden Jahren erwartet werden. Inzwischen sind n&auml;mlich zahlreiche Firmen daran, Konkurrenzprodukte zum Da-Vinci-System zu entwickeln.<sup>8</sup></p> <h2>Da Vinci XI &ndash; das aktuelle State-of-the-Art-Ger&auml;t</h2> <p>Intuitive Surgical hat die letzten 15 Jahre intensiv dazu gen&uuml;tzt, ihr System weiterzuentwickeln. So wurde mit dem SI-System die Grundlage f&uuml;r eine neue Konsole gelegt, die neben den bestehenden Modulen ein 3D-HD-Videosystem integrierte und ein seitengetrenntes Auskuppeln sowie ein einfaches Umschalten des auf 4 Arme erweiterten Manipulatorsystems erm&ouml;glichte. Optional besteht die M&ouml;glichkeit einer zweiten Konsole zum Einarbeiten/Training oder f&uuml;r kombinierte Man&ouml;ver. Seit 2016 steht das XISystem zur Verf&uuml;gung, welches wirklich als State-of-the-Art-Operationsroboter angesehen werden muss. Basierend auf der Mechanik der SI-Konsole wurde ein Full-HD-Videosystem implementiert mit exzellenter Aufl&ouml;sung und Sch&auml;rfe auch bei starker Vergr&ouml;&szlig;erung. Au&szlig;erdem k&ouml;nnen externe Videosignale (Ultraschall, CT) in den Bildschirm der Konsole integriert werden und das Videosystem besitzt die M&ouml;glichkeit der Fluoreszenzdiagnostik mit Isocyanin-Gr&uuml;n. Die Hauptentwicklung stellt jedoch das komplett &uuml;berarbeitete Konzept der vier Roboterarme dar. Dies erm&ouml;glicht die Platzierung der 8mm-Stereooptik von allen 4 Ports (Arbeitstrokaren). Die 30&deg;-Optik kann automatisch von der Konsole aus gedreht werden, was sehr hilfreich bei Eingriffen im kleinen Becken ist (z.B. Sakrokolpopexie). Au&szlig;erdem besteht in Verbindung mit dem OP-Tisch der Firma Trumpf Medical die M&ouml;glichkeit, den Tisch intraoperativ bei liegenden Trokaren zu bewegen, was vor allem f&uuml;r chirurgische Indikationen (z.B. Rektumresektion) bedeutsam ist (Abb. 1).</p> <p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_abb1.jpg" alt="" width="1419" height="1528" /></p> <h2>Alternative Roboter f&uuml;r die Laparoskopie</h2> <p>In der Zwischenzeit stehen mehrere neu entwickelte Roboter zur Verf&uuml;gung bzw. kurz vor dem klinischen Einsatz.<br /><br /> <strong>Senhance (TransEnterix)</strong><br /> Unter dem Namen Telelap ALF-X wurde das Ger&auml;t mit EU-F&ouml;rdermitteln von der italienischen Firma SOFAR entwickelt. 2015 erwarb TransEnterix alle Rechte und &uuml;bernahm die weitere Entwicklung. Das Ger&auml;t besitzt bereits die CE-Zulassung und das FDA-Approval f&uuml;r gyn&auml;kologische und chirurgische Eingriffe im Becken.<sup>10</sup> Es besteht aus einer offenen Konsole mit einem Brillen-gest&uuml;tzten 3D-HD-Videosystem. Die Kontrolle der Optik ist &uuml;ber die Augenbewegung (&bdquo;eye tracking&ldquo;) m&ouml;glich. Der Chirurg ben&uuml;tzt Handgriffe &auml;hnlich wie bei der konventionellen Laparoskopie. Diese erm&ouml;glichen ein taktiles Feedback. Damit k&ouml;nnen in erster Linie laparoskopische Instrumente bedient werden mit nur 5 Freiheitsgraden. Nadelhalter mit 7 Freiheitsgraden stammen von der Firma Tuebingen Scientific. Die drei Roboterarme sind auf separaten W&auml;gen montiert. Zwar konnten schon erfolgreich Hysterektomien und Sigmaresektionen mit Senhance durchgef&uuml;hrt werden, Videoaufzeichnungen einer Hernienoperation demonstrieren jedoch einige ergonomische Defizite des Systems: Es fehlt offenbar ein Kupplungssystem, um eine ergonomische Handhaltung des Operateurs zu garantieren (Abb. 2). Au&szlig;erdem fehlen bisher Videosequenzen zum klinischen Einsatz der Instrumente mit 7 Freiheitsgraden.</p> <p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_abb2.jpg" alt="" width="1419" height="1377" /><br /><br /> <strong>Revo-i (meerecompany)</strong><br /> Basierend auf einer langj&auml;hrigen Zusammenarbeit von Samsung und der Yonsei-Universit&auml;t in Seoul wurde ein 4-Arm-System mit offener Konsole entwickelt und erste experimentelle Daten publiziert.<sup>11</sup> Dies war die Grundlage f&uuml;r erste klinische Studien im Jahr 2017 in Korea. Alle Instrumente besitzen 7 Freiheitsgrade, wobei das Design der Endeffektoren noch etwas grob aussieht. Die 4 Roboterarme sind &ndash; wie bei da Vinci &ndash; auf einem Wagen angeordnet.<br /><br /><strong> Hugo (Medtronic)</strong><br /> Schon 2010 publizierte das Deutsche Zentrum f&uuml;r Luft- und Raumfahrttechnik (DLR) erste Details &uuml;ber ein motorengetriebenes Robotersystem bestehend aus 3 Armen mit je 7 Gelenken (MIRO).<sup>12</sup> Diese wurden von einer offenen Konsole mit Brillen-gest&uuml;tzter 3D-Videotechnik bedient. Die Kontrolle der Instrumente erfolgte mit der Sigma.7-Technologie der Firma Force Dimension aus Nyon. 2013 erwarb Medtronic alle Rechte an den Patenten und entwickelte das System in seinen Forschungszentren in den USA weiter. Durch den nahezu zeitgleichen Erwerb von Covidien verf&uuml;gt Medtronic &uuml;ber einen exzellenten Produzenten laparoskopischer Instrumente und Endeffektoren (z.B. LigaSure). Nach dem bisherigen Design sollen die Roboterarme auf einzelnen W&auml;gen angeordnet sein. F&uuml;r 2019 sind erste klinische Eins&auml;tze geplant.<br /><br /> <strong>Avatera (avateramedical)</strong><br /> Basierend auf Patenten aus dem Jahre 2012 und 2013 entwickelte die Firma avateramedical in Jena einen Operationsroboter mit geschlossener Konsole, wobei das 3D-HD-Videobild mittels Mikroskoptechnik &uuml;ber zwei Okkulare realisiert wird. 4 Roboterarme sind auf einem Wagen angeordnet. Die Konsolensteuerung erfolgt auch mittels Sigma.7-Technologie und die Umsetzung der Instrumente (alle mit 7 Freiheitsgraden) durch Tuebingen Scientific (Abb. 3). 2018 sind als Basis f&uuml;r die 2019 angestrebte CE-Zulassung erste &ouml;ffentliche experimentelle Demonstrationen geplant.</p> <p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_abb3.jpg" alt="" width="1419" height="1289" /><br /><br /><strong> Japanese Robot (Medicaroid)</strong><br /> Die Zusammenarbeit von Kawasaki und Sysmex erm&ouml;glichte die Entwicklung dieses Ger&auml;tes. Es besteht aus einer halb offenen Konsole mit Okulartechnologie und drei am Operationstisch fixierten Armen. Allerdings ist vor 2019 nicht mit einer klinischen Realisierung des Projektes zu rechnen.<br /><br /><strong> Taurus (Verb Surgical)</strong><br /> 2015 wurde Verb Surgical von Ethicon (Johnson &amp; Johnson) und Verily (Google Life Sciences) gegr&uuml;ndet. Auch wenn noch wenig Konkretes &uuml;ber das entsprechende Design des Operationsroboters vorliegt, kann wohl davon ausgegangen werden, dass der Taurus Dexterous Robot die Basis darstellen wird. Es ist das Ergebnis einer fr&uuml;heren Kooperation von Ethicon und SRI International. Letztere waren auch in die Entwicklung des da Vinci involviert. Das Ger&auml;t wird gegenw&auml;rtig zur Entsch&auml;rfung von Bomben eingesetzt, bietet aber jetzt schon eine geschlossene Konsole mit 3DSpiegeltechnologie und Roboterarmen mit 7 Freiheitsgraden, die wieder mittels Sigma.7-Technologie gesteuert werden. Von Google Life Sciences sollen entsprechende Algorithmen zur Integration unterschiedlicher Informationssysteme (z.B. Bildgebung, Funktionsdaten) in das System kommen.</p> <h2>Alternative Systeme f&uuml;r die Single-Port-Chirurgie</h2> <p>Auch hier hat Intuitive Surgical einen Innovationsvorsprung. F&uuml;r die SP 1098- platform besteht eine CE-Zulassung, die erste klinische Applikationen in Frankreich (radikale Prostatektomie, partielle Nephrektomie) erm&ouml;glichte.<sup>13</sup> Au&szlig;erdem wurde das System in Pilotstudien zur perinealen radikalen Postatektomie eingesetzt. Es besteht aus der 21mm messenden H&uuml;lse, in die drei teleskopartige Arme mit Gliedergelenken sowie eine Optik integriert sind (Abb. 4a&ndash;c). Die Steuerung der Platform erfolgt &uuml;ber die XI/SI-Konsole.</p> <p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_abb4a.jpg" alt="" width="2152" height="829" /><br /><br /> <strong>SPORT Surgical System (Titan Medical)</strong><br /> Auch Titan Medical hat ein vergleichbares Single-Port-System entwickelt, welches von einer Konsole gesteuert wird. SPORT wurde erstmals 2016 in Boston auf dem SAGES-Kongress vorgestellt. Es zielt in erster Linie auf chirurgische Indikationen (Cholezystektomie) ab, es liegen aber auch schon tierexperimentelle Erfahrungen mit der partiellen Nephrektomie vor (Abb. 5a&ndash;d).</p> <p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_abb5.jpg" alt="" width="1419" height="1490" /><br /><br /><strong> Weitere Robotersysteme</strong><br /> Grunds&auml;tzlich lassen sich in Literatur und Internet weitere Robotersysteme f&uuml;r die Laparoskopie (Amadeus RSS, SOFIE, Raven, BROCA) und Single-Port-Chirurgie (ARAKNES, IREP, Nebraska Robot, Waseda Robot) finden, die aber alle im Entwicklungsstadium h&auml;ngen geblieben sind.</p> <h2>Roboter f&uuml;r die Endourologie</h2> <p>Im Wesentlichen wurden zwei Systeme f&uuml;r die Roboter-assistierte flexible Ureteroskopie eingesetzt.<br /><br /> <strong>Sensei-Magellan-System (Hansen Medical)</strong><br /> Urspr&uuml;nglich wurde das Sensei-Magellan- System f&uuml;r kardiologische oder angiografische Interventionen konstruiert. Es erm&ouml;glicht eine Steuerung einer H&uuml;lse, die als Schiene f&uuml;r einen intravasalen Katheter dient. 2011 haben Desai und Mitarbeiter das System zur Roboter-assistierten flexiblen Ureteroskopie eingesetzt. Hierzu wurde ein 7,5-Ch-flexibles Ureteroskop in die H&uuml;lse eingef&uuml;hrt und dort fixiert. Damit konnte das Instrument passiv bewegt werden. Komplexere Man&ouml;ver, wie das Entfernen von Fragmenten, waren nicht m&ouml;glich, daher wurde dieses Projekt wieder eingestellt.<sup>14</sup> Das System wird allerdings weiterhin in der interventionellen Kardiologie und Radiologie eingesetzt.<br /><br /> <strong>Avicenna Roboflex (Elmed)</strong><br /> Dieses Ger&auml;t wurde speziell f&uuml;r die flexible Ureteroskopie entwickelt.<sup>15</sup> Es besteht aus einer Konsole, von der aus der Urologe s&auml;mtliche Bewegungen des Manipulators &uuml;ber zwei speziell konfigurierte Joysticks kontrolliert. Zus&auml;tzlich kann er die Laserfaser bewegen und die Sp&uuml;lung entsprechend einstellen. Das endoskopische Bild wird direkt auf dem integrierten HD-Bildschirm dargestellt. &Uuml;ber Fu&szlig;schalter lassen sich der Laser bzw. die R&ouml;ntgendurchleuchtung aktivieren (Abb. 6a&ndash;d). Wir haben das System bisher bei weit &uuml;ber 200 Patienten erfolgreich eingesetzt.<sup>16, 17</sup> Der Vorteil liegt vor allem in der besseren Ergonomie f&uuml;r den behandelnden Urologen, was sich vor allem bei komplizierten F&auml;llen (Steine &uuml;ber 10mm, multiplen Steinen) auswirkt.</p> <p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_abb6.jpg" alt="" width="1419" height="1437" /></p> <h2>Robotische TURP</h2> <p>Schon 1989 hatte die Gruppe um John Wickham einen Roboter zur Durchf&uuml;hrung einer transurethralen Prostataresektion (Probot) vorgestellt.<sup>9</sup> Hierbei erfolgte das Morcellement der Prostata von innen mittels eines Gewebeverfl&uuml;ssigers (&auml;hnlich einem R&uuml;hrmix) basierend auf den Daten des transrektalen Ultraschalls (TRUS). Eine direkte endoskopische Kontrolle war aufgrund der ausgepr&auml;gten Gewebeblutung nicht m&ouml;glich. Dies f&uuml;hrte zu entsprechenden Komplikationen (i.e. Kapselperforation, Gef&auml;&szlig;verletzung), sodass das Projekt wieder eingestellt wurde.<br /><br /><strong> Aquablation (Procept )</strong><br /> 2015 stellte Gilling das Konzept der transurethralen Aquablation der Prostata vor. Inzwischen besitzt das Ger&auml;t eine CE-Zulassung. Die Gewebeverfl&uuml;ssigung erfolgt durch Hydrodissektion mit einem adaptierbaren Wasserstrahl (K&auml;rcher- Prinzip). Auch hier wird TRUS zur individuellen Berechnung der Ablation, allerdings in Kombination mit der Videoendoskopie, eingesetzt. Das Ger&auml;t wird bei 12 Uhr am Blasenhals platziert und kann von dort Prostatagewebe in einem Winkel von maximal 210&deg; abladieren. Die Ablationstiefe reicht bis maximal 3cm und wird in der N&auml;he des Kollikels deutlich reduziert (Abb. 7a&ndash;d). Hiermit sind Ablationsgeschwindigkeiten von bis zu 5g Prostatagewebe pro Minute m&ouml;glich.<sup>18, 19</sup> Es liegen inzwischen auch sehr positive Erfahrungen aus Deutschland (Prof. Thorsten Bach, Hamburg) vor.</p> <p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_abb7.jpg" alt="" width="1419" height="1372" /></p> <div id="fazit"> <h2>Fazit</h2> Erste Ans&auml;tze der Roboter-assistierten Chirurgie bei urologischen Indikationen stammen schon aus dem letzten Jahrhundert. Inzwischen hat sich das Manipulatorsystem da Vinci als Standard der Roboter- assistierten Laparoskopie in der Urologie, aber auch in anderen Fachgebieten durchgesetzt. Mit Auslaufen der Patentrechte von Intuitive Surgical im Jahr 2019 werden zahlreiche Konkurrenzprodukte auf den Markt kommen. Diese m&uuml;ssen allerdings erst belegen, ob sie dem hohen Qualit&auml;tsstandard der Da- Vinci-Serie (SI, X, XI) entsprechen. Hierbei k&ouml;nnen Vergleichskriterien wie Art der Konsole (offen/geschlossen), Anordnung der Roboterarme (auf einem oder mehreren W&auml;gen), Art des 3D-Videosystems (durch Spiegeltechnik, Okular oder mittels Brille) und die Qualit&auml;t der Endeffektoren (5 versus 7 Freiheitsgrade) hilfreich sein (Tab. 1). Andererseits stehen inzwischen auch zwei Robotersysteme f&uuml;r die Endourologie zur Verf&uuml;gung: das Avicenna Roboflex f&uuml;r die flexible Ureteroskopie und die Roboter-assistierte Aquablation der Prostata. W&auml;hrend Roboflex &auml;hnlich dem Da-Vinci- System die Ergonomie des Eingriffes erleichtert, ersetzt die Roboter-gest&uuml;tzte Aquablation &ndash; abgesehen von der m&ouml;glichen Blutstillung &ndash; erstmals den Operateur.</div> <div>&nbsp;</div> <div><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Urologik_Uro_1802_Weblinks_s21_tab1.jpg" alt="" width="2151" height="1467" /></div></p> <p class="article-footer"> <a class="literatur" data-toggle="collapse" href="#collapseLiteratur" aria-expanded="false" aria-controls="collapseLiteratur" >Literatur</a> <div class="collapse" id="collapseLiteratur"> <p><strong>1</strong> Schurr MO et al.: Robotics and telemanipulation technologies for endoscopic surgery. A review of the ARTEMIS project. Surg Endosc 2000; 14: 375-81 <strong>2</strong> Reichenspurner H et al.: Use of the voice-controlled surgical system ZEUS for endoscopic coronary bypass grafting. J Thorac Cardiovasc Surg 1999; 118: 11-6<strong> 3</strong> Marescaux J et al.: Transatlantic robot-assisted telesurgery. Nature 2001; 413: 379-80<strong> 4</strong> Rassweiler J et al.: Robotic and telesurgery: will they change our future? Curr Opin Urol 2001; 11: 309-20 <strong>5</strong> Teber D et al.: Robotics and imaging in urological surgery. Curr Opin Urol 2009; 19: 108-13<strong> 6</strong> Rassweiler J et al.: Future of minimally invasive surgery. In: Artibani W, Rassweiler J, Kaouk J, Menon M (eds.): Minimally invasive surgery in urology, international consultation on minimally invasive surgery in urology. ICUDEAU 2015; pp. 353-410<strong> 7</strong> Leal Ghezzi T, Campos Corleta O: 30 years of robotic surgery. World J Surg 2016; 40: 2550-7 <strong>8</strong> Rassweiler JJ et al.: Future of robotic surgery in urology. BJU Int 2017; 120: 822-41 <strong>9</strong> Harris SJ et al.: The Probot &ndash; an active robot for prostate resection. Proc Inst Mech Eng H 1997; 211 (4): 317-25 <strong>10</strong> Fanfani F et al.: Total laparoscopic (S-LPS) versus TELELAP ALF-X robotic- assisted hysterectomy: a case control study. J Minim Invasive Gynecol 2016; 23: 933-8 <strong>11</strong> Kim DD et al.: Robot-assisted partial nephrectomy with the REVO I-robot platform in porcine models. Eur Urol 2016; 69: 541-2 <strong>12</strong> Hagn U et al.: DLR Miro Surge: a versatile system for research in endoscopic telesurgery. Int J Comput Assist Radiol Surg 2010; 5: 183-9 <strong>13</strong> Kaouk JH et al.: A novel robotic system for single-port urologic surgery: first clinical investigation. Eur Urol 2014; 66: 1033-43 <strong>14</strong> Desai MM et al.: Robotic flexible ureteroscopy for renal calculi: initial clinical experience. J Urol 2011; 186: 563-8 <strong>15</strong> Saglam R et al.: A new robot for flexible ureteroscopy: development and early clinical results (IDEAL Stage 1-2b). Eur Urol 2014; 66: 1092-110 <strong>16</strong> Klein JT et al.: Multicenter phase II study of the clinical use of the Avicenna Roboflex URS robot in robotic retrograde intrarenal surgery. J Urol 2016; 195 (Suppl.): 116 A (abstract no. PD 18- 08) <strong>17</strong> Rassweiler J et al.: Robot-assisted flexible ureteroscopy: an update. Urolithiasis 2018; 46: 69-77 <strong>18</strong> Gilling P et al.: Aquablation &ndash; image-guided robot-assisted water-jet ablation. BJU Int 2016; 117: 923-9 <strong>19</strong> Gilling P et al.: WATER: a double blind, randomized controlled trial of Aquablation<sup>&reg;</sup> vs transurethral resection of the prostate in benign prostatic hyperplasia. J Urol 2018; 199: 1252-61</p> </div> </p>
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