Roboter-assistierte Bypass-OP per Schlüsselloch-Technik: KI soll sie einfacher und sicherer machen
Entwicklung eines intelligenten Assistenzsystems für robotergestützte
minimal-invasive Bypass-OPs am Deutschen Herzzentrum der Charité mit der
renommierten Dr. Rusche-Projektförderung der Deutschen Stiftung für
Herzforschung ausgezeichnet
Bei der Koronaren Herzkrankheit (KHK) verengen Ablagerungen (Plaques) aus
Cholesterin, Kalk, Entzündungszellen und Bindegewebe die Blutgefäße. Sind
die Koronararterien betroffen, wird der Herzmuskel nicht mehr richtig mit
Blut versorgt. Die Durchblutung des betroffenen Herzmuskelareals kann mit
Hilfe der Kathetertechnik, der sogenannten Perkutanen Koronarintervention
(PCI), verbessert oder wiederhergestellt werden: Ausgeprägte
Gefäßeinengungen werden mittels eines Ballons wieder geöffnet und durch
einen Stent (Metallgeflecht) dauerhaft offengehalten.
Bei Patienten mit komplexer koronarer Mehrgefäßerkrankung oder mit
Verengung des Hauptstamms der linken Herzkranzarterie ist jedoch die
koronararterielle Bypass-Operation weiterhin das Mittel der Wahl. Dabei
wird eine Umgehung (engl. bypass) um den verengten Gefäßbereich gelegt.
„Bei der Bypass-Operation gibt es große Fortschritte durch hochmoderne
Verfahren, die den Eingriff weniger invasiv machen, den Patienten eine
Eröffnung des Brustbeins ersparen und sie so weniger belasten“, erklärt
Dr. Julius Kaemmel, angehender Herzchirurg von der Klinik für Herz-,
Thorax- und Gefäßchirurgie am Deutschen Herzzentrum der Charité (DHZC) in
Berlin. In spezialisierten Zentren wie dem DHZC erfolgen diese minimal-
invasiven Prozeduren (auch bekannt als Schlüsselloch-Technik) zunehmend
mit Unterstützung komplexer mehrarmiger Operationsroboter. Doch auch der
Umgang mit diesen neuen Techniken will von den angehenden Herzchirurgen
erst einmal gelernt sein.
Dr. Kaemmel setzt genau hier an. Er entwickelt in seinem Forschungsprojekt
„LIM-AR“ (1) ein intelligentes Assistenzsystem für robotergestützte,
minimal-invasive Bypass-Operationen. Die Deutsche Stiftung für
Herzforschung (DSHF) zeichnete ihn dafür in diesem Jahr mit der Dr.
Rusche-Projektförderung aus und unterstützt sein Projekt mit knapp 60.000
Euro. Informationen zur Förderung der Herzforschung durch die Deutsche
Herzstiftung unter https://herzstiftung.de/herzfo
Minimal-invasive Herz-OP für den Patienten sicherer und schonender
„Das Ziel ist, minimal-invasive Herzoperationen präziser, sicherer und
schonender für die Patienten zu machen“, erläutert Prof. Dr. Armin Welz,
Herzchirurg und Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats der DSHF. Die
Auszeichnung des Forschungsvorhabens von Dr. Kaemmel mit der Dr. Rusche-
Projektförderung wurde im Rahmen der Jahrestagung der Deutschen
Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie (DGTHG) in Köln
übergeben.
Das neue Assistenzsystem soll einen besonders komplexen Schritt bei der
minimal-invasiven Bypass-OP erleichtern und sicherer machen: Um die
Engstellen in den Herzkranzgefäßen zu überbrücken, bedient man sich am
liebsten körpereigener Arterien, mit ihnen werden prognostisch die besten
Ergebnisse erzielt. „Die linke Brustwandarterie ist in der Regel am besten
geeignet, um den Blutfluss im Herzen wieder herzustellen“, erläutert Dr.
Kaemmel. „Bei der Freilegung darf sie jedoch auf keinen Fall verletzt
werden.“ Um dies sicherzustellen, will Kaemmel ein visuelles
Feedbacksystem einsetzen, das Augmented Reality (AR) und Künstliche
Intelligenz (KI) kombiniert.
Intelligentes System warnt bei drohender Verletzung des Bypass-Gefäßes
Im Detail bedeutet dies: Während der robotergestützten Bypass-OP steuert
der Operateur die am OP-Tisch platzierten feinbeweglichen Arme des
Robotik-Systems von einem Cockpit aus. Er orientiert sich dabei über eine
hochauflösende dreidimensionale Kamera, die Bilder aus dem Körperinneren
macht und die Lage der Arterie präzise darstellt.
Im Rahmen des „LIM-AR“-Projektes wird dieses Kamerabild aus dem
Operationsgebiet mit einer virtuellen Benutzeroberfläche fusioniert
(Augmented Reality, AR). Das System überwacht die Interaktion zwischen den
Instrumenten der Roboterarme und der inneren Brustwandarterie basierend
auf 3-D-Echtzeitdaten. Erkennt es eine drohende Verletzung des Bypass-
Gefäßes oder ist die Funktion zum Beispiel durch eine verschmutzte
Kameralinse beeinträchtigt, warnt es akustisch und visuell.
Das auf KI basierende Feedback-System wird anhand von endoskopischen
Bilddaten trainiert und validiert. Die Entwicklung und das Training der
Bilderkennungssoftware sowie deren Validierung erfolgt gemeinsam mit
Forschenden des Instituts für kardiovaskuläre Computer-assistierte Medizin
an der Charité – Universitätsmedizin Berlin und soll in etwa zwei Jahren
abgeschlossen sein.
Roboter-assistierte Bypass-OP für schnellere Genesung
„Schlussendlich ist es das Ziel, die prozeduralen Erfolgsraten von
roboter-assistierten Bypassoperationen und damit das Behandlungsergebnis
und die Prognose der so behandelten Patienten weiter zu verbessern“,
erläutert Prof. Dr. Jörg Kempfert, der das herzchirurgische Team am DHZC
leitet, zu dem Kaemmel gehört. Das DHZC führt derzeit ca. 100
roboterassistierte Bypass-Operationen pro Jahr durch. „Die Patientinnen
und Patienten profitieren dabei von einem schmerzarmen Verfahren, das eine
schnelle Genesung und kürzere Klinikaufenthalte erlaubt“, betont Kempfert.
(1) LIM-AR – An Augmented Reality Feedback System for Safe Harvesting of
the Left Internal Mammary Artery in Robotic Coronary Artery Bypass Surgery
Zahlen zu PCI und Bypass-Operationen
Nach Expertenschätzungen wurden 2023 mehr als 353.000 PCI und rund 37.000
Bypass-Operationen (kombiniert) durchgeführt (PCI-Zahlen: InEK-Daten,
Bypass-OP-Zahlen: DGTHG-Daten/Deutscher Herzbericht – Update 2025).
Bildmaterial zu diesem Forschungsprojekt für Pressezwecke ist anzufordern
unter
Service
Ratgeber „Koronare Herzkrankheit und Herzinfarkt“
Zur Fragestellung „Stent oder Bypass?“ und viele weitere Infos rund um die
KHK erhalten Patienten in dem Ratgeber „Koronare Herzkrankheit und
Herzinfarkt – Prävention, Diagnose, Therapie“ an. Herzexperten informieren
leicht verständlich über Entstehung und Risikofaktoren der KHK und des
Herzinfarkts, über katheterbasierte und operative Verfahren, Medikamente
und wie ein gesunder Lebensstil Lebensqualität und Lebenszeit verbessern
kann. Die kostenlose Broschüre (160 S.) kann telefonisch unter 069
955128-400, online unter https://herzstiftung.de/bestel
E-Mail unter
Forschung nah am Patienten
Die 2008 eingerichtete „Dr. Rusche-Projektförderung“ ist mit 60.000 Euro
dotiert und wird jährlich von der DSHF zusammen mit der Deutschen
Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie (DGTHG) vergeben.
Benannt ist der Stiftungsfonds nach dem Internisten Dr. Ortwin Rusche
(1938 bis 2007) aus Bad Soden, der die DSHF in seinem Testament bedachte,
um Forschungsprojekte auf dem Gebiet der Herzchirurgie zu fördern.
Bewerben können sich junge Wissenschaftlerinnern und Wissenschaftler, die
in Deutschland auf dem Gebiet der Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie tätig
sind. Infos: https://www.dshf.de
Dank der finanziellen Unterstützung durch Stifterinnen und Stifter,
Spender und Erblasser kann die Deutsche Herzstiftung gemeinsam mit der von
ihr 1988 gegründeten Deutschen Stiftung für Herzforschung (DSHF)
Forschungsprojekte in einer für die Herz-Kreislauf-Forschung
unverzichtbaren Größenordnung finanzieren.
Infos zur Forschungsförderung der Deutschen Herzstiftung:
www.herzstiftung.de/forschung-
