Zwei humanoide Roboter haben an großen Säugetieren, bei denen es sich nicht um Primaten handelte, zwei Operationen durchgeführt, darunter die Entfernung einer Gallenblase. Selbstständig arbeiteten die Maschinen dabei nicht: Chirurgen der University of California San Diego (UC San Diego) steuerten sie aus der Ferne. Die Machbarkeitsstudie, die Chirurgen und Ingenieure gemeinsam durchgeführt haben, ist in der Fachzeitschrift Nature unter dem Titel In vivo feasibility study of humanoid robots in surgery erschienen.
Die eingesetzten Roboter heißen Surgie und stammen von Arclab. Sie sind 1,5 m groß und wiegen 27 kg. Ihr kompaktes Format ist das zentrale Argument der Studie: Die Roboter können in beengten Operationssälen arbeiten, auch in provisorisch eingerichteten Räumen auf dem Land oder in Regionen mit zu wenig medizinischem Personal. Die Forscher stellen diesen Abmessungen spezialisierte Chirurgieroboter mit drei oder vier Armen gegenüber, die rund 800 kg wiegen und größere Räume sowie eine eigene Infrastruktur benötigen.
Standardinstrumente mit eigens entwickelten Adaptern
Damit die beiden Humanoiden herkömmliche chirurgische Instrumente handhaben konnten, mussten die Teams Adapter entwickeln, mit denen die Roboter die Instrumente leichter halten können. Anschließend steuerten erfahrene Chirurgen der UC San Diego die Maschinen über ein Teleoperationssystem.
Spezialisierte Roboter arbeiten mit proprietärer Software und eigenen Instrumenten und eignen sich daher nur für ein begrenztes Spektrum an Eingriffen. Die Forscher stellen die Humanoiden dagegen als flexibler dar. Das ist die Arbeitshypothese der Studie, kein an einer großen Zahl von Operationen gemessenes Ergebnis.
Latenz und Neukalibrierung verlängerten die Eingriffe
Bei beiden Operationen stießen die Teams auf konkrete Grenzen. Die Datenübertragung verursachte Latenzen: Die Roboter setzten die Bewegungen der Chirurgen nur verzögert um. Zudem mussten die Teams die Maschinen während der Eingriffe mehrfach neu kalibrieren. Die Operationen dauerten deshalb länger als geplant.
Die Forscher gehen davon aus, dass sich diese Schwierigkeiten mit dem technischen Fortschritt beheben lassen. Zum Vergleich verweisen sie auf die erste laparoskopische Operation mit einem spezialisierten Chirurgieroboter: Sie dauerte etwa sechs Stunden, heute sind es für denselben Eingriffstyp rund dreißig Minuten. Nach Angaben der Forscher war die Präzision der Bewegungen der Humanoiden hoch und lag nahe am Niveau spezialisierter Chirurgieroboter.
Ziele der Autoren und offene Fragen
Michael Yip, Lehrender am Institut für Elektrotechnik und Informatik der UC San Diego, sieht in teleoperierten und autonomen humanoiden Robotern eine Möglichkeit, den Zugang zu lebenswichtigen Operationen auszuweiten, auch für Patienten, die sonst keinen hätten. Er betrachtet sie als möglichen Ansatz gegen den Mangel an Chirurgen, der die Wartezeiten auf Eingriffe verlängert und die Ungleichheit beim Zugang zur medizinischen Versorgung verschärft, in den USA wie anderswo.
Über die eigentliche Chirurgie hinaus können sich die Autoren die Humanoiden als Unterstützung für Chirurgen vorstellen: Instrumente während einer Operation anreichen, den OP-Saal danach aufräumen, unterbesetzte Teams entlasten. Die Studie umfasst nur zwei Eingriffe, ferngesteuert und an Tieren. Ob autonome Handgriffe möglich sind und ob sich die Latenz verringern lässt, muss sich erst noch zeigen.
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