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1208 Interview und Vortrag
Willkommen in der Zukunft - CASPAR hilft bei Hüft-OP...
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10-Gesundheit

1208 Interview und Vortrag
Willkommen in der Zukunft - CASPAR hilft bei Hüft-OP...

Vortrag: Für den mit medizinischen Problemen nicht eingehend Vertrauten mag es verwunderlich erscheinen, daß in der heutigen Zeit, die in der Lage ist technische Herausforderungen selbst im All relativ problemlos zu lösen, es nicht gelungen ist, das technisch einfach aufgebaute, künstliche Hüftimplantat so zu gestalten, daß einmal in den menschlichen Körper implantiert eine jahrzehntelange Funktionstüchtigkeit gewährleistet ist.

Recht vordergründig wenn auch nicht ganz unberechtigt, ließen sich hier kritische Bemerkungen damit zurückweisen, indem ich an Sie die Frage stelle, wer von Ihnen glaubt, daß sein Pkw in 10, 20 oder gar 30 Jahren noch funktionstüchtig ist, und das unter Bedingungen, bei denen es nicht möglich ist, Verschleißteile auszuwechseln. Man mag hier entgegnen, daß die Bewegungs- und Drehvorgänge in einem Pkw doch zahlenmäßig wesentlich höher sind und hier auch ganz unvergleichlich höhere Gewichtsbelastung wirksam werden.

Dem möchte ich einige Zahlen entgegenhalten:
Das menschliche Hüftgelenk wird pro Jahr etwa 2 Millionen Lastwechseln unterzogen.
Wenn wir dies in Relation zu einer durchschnittlichen Pkw-Belastung von 30.000 km pro Jahr setzen, so sind hier durchaus vergleichbare Größenordnungen gegeben. Darüber hinaus entstehen im Hüftgelenk bei relativ kleiner Kontaktfläche Belastungsspitzen, die das 5fache des Körpergewichtes erreichen, also durchaus in der Größenordnung von 400 kg. Dies entspricht in etwa 1/3 eines Mittelklasse-Pkw-Gewichtes.

Auch wenn die oben kurz angerissenen Zahlenwerte den anfänglich vermeintlich gering geschätzten Belastungsumfang in einem Hüftgelenk jetzt in ganz anderen Größenordnungen erscheinen lassen, liegt die Problematik, die die Lebensdauer für ein künstliches Implantat im menschlichen Körper limitiert auf ganz anderer Ebene, und ich möchte Ihnen die Problematik deutlich darlegen.

Zunächst ein relativ einfacher Mechanismus, der Ihnen jedoch die erstaunliche Struktur unseres Körpers schon darlegen wird.

Stähle, die in der Technik als ausgesprochen korrosionsstabil gelten, so z.B. die V2A-Stähle oder Stähle aus Kobaltbasislegierung, ja selbst veredelte Titanlegierungen werden im menschlichen Körper zerstört. Stähle, die im Schiffsbau dem Meerwasser über viele Jahrzehnte trotzen könnten, ist der Körper mit seinem nahezu neutralen PH in der Lage, zu korrodieren. Möglich wird dieses erstaunliche Phänomen dadurch, daß der Körper in der Lage ist, im Bereich der feinsten Oberflächen Einkerbungen oder konstruktionsbedingt Einkerbungen ein Mikromillieu zu schaffen, daß bei höchstem Säuregrad aggressiv Metalllegierungen korrodieren. Durch Optimierung der Legierung und der Oberflächenbearbeitung konnte hier von der werkstoffwissenschaftlichen Seite eine erhebliche Verbesserung bezüglich Verträglichkeit und Stabilität des eingebrachten Metallimplantates erzielt werden. Die sogenannte Bioakzeptanz des Fremdmaterials wurde hiermit erheblich verbessert. Aber eben nur verbessert, eine optimale Lösung konnte bis zum heutigen Tag für kein in den Körper eingebrachtes Fremdmaterial, nicht nur bei den Metallen, sondern auch nicht bei den Kunststoffen, gefunden werden.

Was im technischen Bereich als ausgesprochen korrosionsstabil und witterungsstabil gilt, wird durch die Bank im Körper nach unterschiedlich langer Stehzeit verändert, in seiner Struktur zerstört und von Körpergeweben oder -säften durchdrungen.

Vielleicht leuchtet Ihnen dieses Phänomen ein, wenn Sie an eine von Ihnen allen gemachte alltägliche Erfahrung denken. Sie alle haben eine Brille, eine Lesebrille oder eine Sonnenbrille und werden feststellen, daß die Kunststoffauflieger, die den angenehmen Tragekomfort an der Nase gewährleisten, nach einem 1/2 oder 1 Jahr bereits bezüglich Farbe und Konsistenz Veränderungen zeigt. Noch nicht einmal im Bereich des Hautkontaktes gelingt es einen Kunststoff herzustellen, der auf der einen Seite so weich ist, daß er vom Körper mit Komfort akzeptiert wird, auf der anderen Seite so widerstandsfähig ist, daß er durch die Körperflüssigkeiten, - in diesem Fall vom Schweiß -, nicht zerstört wird. Gleiches gilt auch für die Adapter von Hörgeräten und andern in den Körper eingebrachten Kunststoffen.

Ich möchte in keinem Fall den Eindruck erwecken, daß auf werkstoffwissenschaftlichen Gebiet hier nicht ganz hervorragende Erfolge in den letzten Jahrzehnten erzielt wurden, die sich sehr deutlich in der Bioakzeptanz und Biopraktikabilität von Implantaten niedergeschlagen hatten, haben, und demzufolge auch in der Stehzeit dieser jeweiligen Implantate im Sinne ihrer Funktion. Trotz allem wurden dauerhafte Lösungen immer nicht erzielt. Diese Forderung der dauerhaften Lösung wird um so dringender, wie auf der einen Seite das Patientengut, das Implantate benötigt jünger wird, bzw. von Menschen Behinderungen heute nicht mehr hingenommen werden, sondern nach Implantaten verlangt wird, auf der anderen Seite die Lebenserwartung der Implantatträger sich ganz erheblich verlängert. Ein Implantat, das bei einem heute 60jährigen eingebracht wird, muß in der Regel eine Stehzeit von nahezu 30 Jahren gewährleisten und diese Gewährleistung können wir heute noch nicht erbringen. Der Grund hierfür liegt neben dem oben Angesprochenen in einem grundsätzlichen Problem biologischen Lebens.

Es ist ein Grundgesetz, daß jeder Organismus, sei es der Einzeller oder sei es der sehr komplizierte Mechanismus eines menschlichen Organismus, nur dann bestehen kann, wenn er seine Individualität bewahrt. Individualität bewahren heißt jedoch, daß der jeweilige Organismus mit sehr komplexe Eigenschaften in der Lage sein muß, jegliche chemische, physikalische und mechanische Beeinträchtigung auf einem möglichst hohen Niveau abzuwehren. Gelingt ihm diese Abwehr nicht mehr, so wird er von dem jeweiligen auf ihn einwirkenden Phänomen durchdrungen, verändert, zerstört.

Ich möchte Ihnen das an ein paar Beispielen deutlich machen:

Wenn Sie die hochwertigste Nahrung, die Sie zu sich nehmen, sterilisieren würden, pürrieren würden, und würden sie dann also Infusion in eine Vene einführen, so würden Sie den umgehenden Tod des Individuums herbeiführen. Das heißt, unsere Nahrung ist als solches für uns tödlich. Nur weil unser Darm und unser Körper sehr wohl in der Lage sind, alles was wir über den Mund aufnehmen zu erkennen, aufzuschlüsseln und aufzuteilen in Substanzen, die er nach Aufspaltung akzeptieren und Substanzen die er nicht akzeptiert und ausscheidet, können wir aus unserer Nahrung die für uns notwendigen Substanzen herausziehen.

Die gleichzeitig milliardenfach aufgenommen Bakterien können wir zum Teil sinnvoll im Rahmen unserer Verdauung einsetzen, darüber hinaus sind wir in der Lage sie problemlos täglich, minütlich und zu jeder Sekunde zu zerstören, so daß sie uns nicht zerstören können. Gleichzeitig atmen wir mit jedem Atemzug Milliarden von Bakterien ein. Auch diese Bakterien, die uns sonst zerstören würden, sind wir in der Lage problemlos abzutöten, solange wie unser Körper lebt.

Die Sonneneinstrahlung auf unseren Körper, wenn wir uns an einem warmen Tag frei bewegen, würde unseren Organismus, noch dazu bei seinen sehr hohen Stoffwechselvorgängen aufheizen, so daß wir sehr schnell die 40 Gradgrenze überschreiten würden. Unser Eiweiß würde dann denaturieren und wir müßten sterben.

Auch hier sind wir in der Lage dem physikalischen Angriff der Wärme uns zu erwehren, gleiches gilt für die Kälte. Licht und Sonne würden die Stoffwechselvorgänge in unserer Haut so stören, daß wir in kürzester Zeit neben Verbrennungen krebsartige Veränderungen in der Haut erleiden würden. Wir brauchen uns hier nur die bedauernswerten Albinos ansehen.

Alles was ich eben kursorisch angerissen habe, sind keine Hirngespinste. Wir brauchen uns nur einen toten Warmblüterorganismus ansehen, der nicht mehr in der Lage ist, sich gegen alle diese Einflüsse zu erwehren. Legen Sie einen toten Warmblüterorganismus aus im Sommer, so wird er binnen kürzester Zeit verfaulen, zersetzt werden, Bakterien werden diesen Organismus zerstören und seine Individualität aufheben und ihn wieder zurückführen zu den elementaren Bausteinen.

Gleiches gilt auch für jeden Fremdkörper, den wir makroskopisch in den Körper einbringen. Sobald in den Körper etwas eindringt, was er als nicht sein eigen erkennt, wird er sich durch Narbenbildung gegen die Verletzung wehren und seine Integrität wiederherstellen. Wenn er den Fremdkörper nicht durch Eiterung aus dem Körper hinausbefördern kann - siehe z.B. herauseiternde Splitter - so wird er versuchen, den Fremdkörper sozusagen zu extraterritorialisieren, indem er ihn mit einer Bindegewebsschicht umzieht. Eine Bindegewebsschicht, die nach fester Narbenbildung frei von Blutgefäßen sozusagen einen unbelebten Sack um den Fremdkörper bilden. So ist er dann den Eindringling zwar nicht losgeworden, aber er hat es geschafft, ihn aus den belebten Stoffwechselvorgängen seines Körpers auszuschließen.

Übertragen Sie dies nun einmal auf ein künstliches Hüftimplantat. Der eingebrachte Fremdkörper ist sowohl, wie wir oben angesprochen haben, von seiner Legierung her nicht stabil, er hat bezüglich seiner Elastizität nicht die Eigenschaft von Knochen, er ist häufig sogar am biologisch falschen Ort eingebracht. Z. B. das Hüftimplantat wird in den Markraum des Oberschenkelknochens eingebracht, einem Ort, in dem der Körper sonst keine feste Strukturen vorfindet. Der Stahl besitzt eine andere spezifische Temperatur, eine andere Elastizität und erscheint dem menschlichen Mechanismus durch korrosive Oberflächenabsonderungen als unbiologisch, evtl. sogar toxisch. Unterliegt der Fremdkörper, wie im Falle des Hüftgelenkimplantates, noch ganz erheblichen mechanisch/physikalischen Einflüssen, so wird der Körper vor allen Dingen im Bereich von Spitzenspannungen diese als unphysiologisch, d.h. unbiologisch empfinden, und wird sich dieser Spitzenbelastung entziehen.

Ziehen wir die Bilanz des oben geschilderten Phänomens, so müßten wir resignieren und feststellen, es ist nicht möglich, in den menschlichen Körper etwas einzubringen, was von Natur nicht vorgesehen ist. Der Körper wird es in jedem Fall abstoßen. Dieses Naturgesetz ist und bleibt bestehen und stellt die Problematik bei jeglicher Endoprothetik dar. Die einzige Lösung, die wir hierfür haben, kann nur die sein, daß wir die Biologie akzeptieren und uns bemühen, zwischen dem im gegebenen Fall erforderlichen Implantat auf der einen Seite, und dem natürlichen Organismus auf der anderen Seite, einen möglichst optimalen Kompromiß auf höchstem Niveau zu finden.

Es kann nicht unser Bestreben sein, und würde auch unweigerlich ein Scheitern bedeuten, die Natur zu verändern, bzw. zu überlisten, sondern es muß unser Bestreben sein, unser Implantat an die Gegebenheiten der Natur möglichst optimal anzupassen. Dies bedeutet im Bereich der Materialwissenschaften, wir müssen ein Implantat finden, daß bei aller oben angesprochener Problematik möglichst stabil ist, d.h. möglichst biokompatibel. Nicht nur auf der Ebene der Korrosion, sondern auch der Elastizität, der spezifischen Temperatur und aller uns sonst zugänglichen physikalischen Daten. Darüber hinaus müssen wir dem Implantat ein Design geben und wir müssen das Implantat in der Form plazieren, daß wir uns in das natürlich vorgegebene Bewegungsmuster und den Belastungsfluß harmonisch einfügen. Wann immer wir dem Körper etwas aufzuzwingen versuchen, werden wir scheitern.

Die bisherige Philosophie der künstlichen Gelenkimplantate ist dem oben geschilderten Primat gefolgt. Bezüglich der Materialkunde wurden hervorragende Erfolge erzielt. Auf dem Gebiet der Oberflächenbeschaffenheit von Gleitpaarung, der sogenannten Trippologie, konnte unter anderem z. B. durch die Einführung von Keramik sehr große Erfolge erzielt werden. Kunststoffen, wo sie bis zum heutigen Tag teilweise noch erforderlich sind, wurden verbessert. Zum überwiegenden Teil konnten sie gerade im Bereich der Hüftendoprothetik verlassen werden und durch die biologisch wesentlich verträglichere trippologisch bessere Keramik ersetzt werden.

Ein bis zum heutigen Tag nicht optimal gelöstes Problem stellt zum einen das ideale Design des Implantates dar. Hinweis hierfür mag sein, daß allein in Deutschland über 150 verschiedene Designvarianten für Hüftimplantate im Einsatz sind, und das bis zum heutigen Tag noch nicht optimal gelöste Verankerungsproblem des Implantates, daß wohl letztendlich auch nie optimal vor dem Hintergrund des oben gesagten lösbar sein wird.

Es war das Bestreben erfahrener Operateure auf dem Gebiet des Endoprothetik bei der zementfreien Verankerung von Implantaten, eine möglichst großflächige, kraftflüssige und trajektorengerechte, d. h. im Sinne der Kraftlinien optimal eingebrachte Verankerung eines Implantates herbeizuführen. Hierbei ergab sich jedoch ein zwangsläufiger Qualitätssprung.

Das wir heute in einem Zeitalter der Informationen leben, ist eine Binsenweisheit. Selbstverständlich hat diese Informationsgewinnung auch in der Medizin frühzeitig und sehr umfangreich Einzug gehalten. Wir sind heute in der Lage durch computertomographische Schichtaufnahmen des Körpers sehr differenzierte und detaillierte Informationen über das Bauprinzip des menschlichen Organismus zu gewinnen, auch im Bereich des Skeletts. Die hierdurch sehr präzise, in 3 D- Darstellung reproduzierbaren Daten erlauben uns, sowohl die bestehenden angeborenen, oder durch Verschleiß entstandene Fehlstellungen und Fehlformgebungen im Bereich von einem Gelenk zu erkennen, die nicht selten zum frühzeitigen Verschleiß des Gelenkes und damit der Notwendigkeit eines künstlichen Gelenkersatzes geführt haben. Die große Problematik besteht jedoch darin, diese Information dann intraoperativ im Sinne einer optimalen Gelenkimplantation umzusetzen.

Man geht heute davon aus, daß nur etwa 30 . 40 % der präoperativ möglichen zu gewinnenden Informationen intraoperativ umgesetzt werden können. Das liegt daran, daß eine Operation trotz aller technischen Verbesserungen vom Grundsatz her immer noch eine rein handwerkliche Umsetzung durch den Operateur darstellt.

Da nach persönlicher Einstellung zur Medizin mag nun bei dem einen oder anderen eine gewisse Häme bezüglich der manuellen Fähigkeit oder Unfähigkeit von Operateuren aufkommen.

Um dem entgegenzutreten, möchte ich Ihnen deutlich machen, daß gerade im Respekt vor dem Körper, der biologischen Substanz und der Notwendigkeit, biologische Strukturen möglichst wenig durch den operativen Eingriff zu stören, es eben nicht möglich ist, einen menschlichen Oberschenkelknochen oder ein Hüftgelenk wie ein Werkstück auf der Werkbank zu exponieren. Gerade vor dem Hintergrund der in letzter Zeit mit dem Schlagwort der minimal- invasiven Chirurgie belegten Maxime, eine Forderung, der sich knochenchirurgisch tätige Ärzte schon immer verpflichtet gesehen haben, um die Funktionstüchtigkeit eines menschlichen Organismus zu erhalten, ist es notwendig durch immer kleinere Zugänge nur einen sehr indirekten Zugang zum Operationsgebiet zu schaffen. Dies bedeutet aber, daß die menschliche Hand und das handwerkliche Vorgehen an Grenzen stoßen, die es nicht ermöglichen, z. B. bei einem im Oberschenkel verankerten Implantat über eine Länge von 15 - 20 cm im Oberschenkelschaft eine Präzisionsfräsung durchzuführen, zur Aufnahme eines dreidimensionalen Körpers, eben des Implantates. Hier kann nun unseres Erachtens durch den Einsatz von Robotertechnik eine deutliche Verbesserung geschaffen werden.

Das vorgestellte System CASPAR ist unseres Erachtens im Einsatzgebiet in hervorragender Weise geeignet, dies bisherige Lücke zwischen den präoperativ gewonnenen Daten und der intraoperativ möglichen Umsetzung zu schließen. Es beinhaltet zum einen eine hervorragende dreidimensionale Planungsstation, die es uns ermöglicht, durch eine computertomographische Röntgenuntersuchung eine 3 D- Darstellung es gesamten Hüftgelenkes auf dem PC dem Operateur zur Verfügung zu stellen. Die Strahlenbelastung sind hierbei für den Patienten gering, letztendlich nicht wesentlich höher wie eine bisherige konventionelle Röntgenaufnahme in 2 Ebenen.

Es kann dann ohne Belästigung des Patienten, ohne jegliche Gefährdung und ohne jegliche Zeitdruck auf dem PC in dreidimensionaler Darstellung die optimale Implantatlage, Implantatgröße und auch das entsprechende Implantat ausgewählt werden. Wie bereits angesprochen, können angeborene oder erworbene Fehlstellungen, die zum Verschleiß des Gelenkes geführt haben, nach wissenschaftlichen Kriterien ausgeglichen und korrigiert werden. Die so gewonnene optimale Implantatposition stellt für den Operateur an sich schon einen enormen Informationsgewinn und eine Schulung dar, so daß selbst sie für sich genommen schon geeignet ist, eine erhebliche Verbesserung im Bereich der Implantologie herbeizuführen.

Der 2. Partner, der intraoperativ eingesetzte Roboter, ist die logische Weiterführung und Konsequenz. Er ermöglicht ohne Informations- und Qualitätsverlust die direkte Umsetzung des präoperativen Planes. Bei konventionell durchgeführter Operationstechnik, die weiter bestehen bleibt, und bei der der Operateur zu jedem Zeitpunkt klar das Operationsgeschehen bestimmt, wird der handwerkliche Schritt der Schaftpräparation also das handwerkliche Zurichten des Oberschenkelschaftes zur Aufnahme des künstlichen Hüftimplantates durch den intraoperativen Einsatz des Roboters übernommen. Die sonst handwerklich durchgeführte Fräsung, die zu einem Oberflächenkontakt von 30 - 40 % führt, kann nun vom Roboter, wie präoperativ geplant, vorgenommen werden. Das Implantatbett wird mit einer Genauigkeitstoleranz von 0,1 mm gefräst. Ein Oberflächenkontakt von über 90 % wird erzielt. Dies bedeutet, daß neben der Optimierung der Position eine nahezu Verdreifachung des Oberflächenkontaktes erzielt wird und dabei eine Vermeidung von Spitzenbelastungen, die als unphysiologisch empfunden werden.

Entgegen einer meist unbegründeten Befürchtung, wird durch den Einsatz des Roboters die Operation nicht zu einer entmenschten Apparateoperation, ganz im Gegenteil, der Operateur wird in die Lage gesetzt, durch Hightech- Diagnostik sich sehr individuell mit den Bedingungen des Patienten auseinanderzusetzen, die Operation optimal auf die individuellen Bedingungen des Patienten abzustimmen uns so bei voller Verantwortung in dessen, den Roboter gezielt in den Bereichen einzusetzen, dank intelligenter Vorplanung robotergesteuerter mechanischer Einsatz präziser ist, als handwerkliche Arbeit.

Die gesamte präoperative Diagnostik, präoperative computerassistierte Planung und der intraoperative Robotereinsatz haben die Kommunikation zwischen Arzt und Individuum intensiviert und auf ein höheres intellektuelles Niveau gehoben, um die biologischen Belange des Organismus bessert beachten zu können, im Interesse einer besseren, längeren Implantatefunktion. Der Roboter führt weder von den Intention noch von der realen Operationssituation zu keinem Moment ein Eigenleben.

Vor diesem Hintergrund haben wir es auch für gerechtfertigt gehalten, einen Roboter am Menschen einzusetzen, gleich wenn vom industriellen Einsatz des Roboters die enge Kooperation von Mensch und Roboter nicht vorgesehen ist, ja sogar durch Vorschriften verboten wird. Im Bewußtsein der hohen Verantwortung, die damit verbunden ist, Roboter und Mensch sowohl in der Beziehung Roboter und Operateur, wie auch in der Beziehung Roboter und Patient wirksam werden zu lassen, wurde höchstes technisches Know-how eingesetzt, um jegliche erdenkliche Sicherheit zu schaffen.

Ich habe betont darauf verzichtet, Ihnen Operationsszenarien zu schildern, auch wenn diese uns allen je nach psychischer Konstitution positiv, unheimlich oder abstoßend, meist emotional sehr nahe gehen. Der tägliche Alltag, der uns auch als Operateure gelehrt hat, den Roboter als eine dienstbare technische Einrichtung in unserer Operationsplanung mit einzubauen, ist letztendlich fachliches Know-how des Operateurs, mit dem er allenfalls kokettieren kann. Mir war es wichtig Ihnen darzulegen, warum auch am Ende des 2. Jahrtausends, zu einem Zeitpunkt vermeintlich höchster technischer Entwicklung, es noch große Probleme bereitet, ein einfaches Implantat auch Dauer und Nutzen des Implantateträgers zu verankern, und warum wir mit dem Roboter unseres Erachtens zwar einen beträchtlichen Schritt weitergekommen sind, letztendlich doch nie am Ende einer Entwicklung stehen, da sie bedeuten würde, daß wir eine jahrmillionendauernde Schöpfung binnen weniger Wochen und Stunden ärztlicher Behandlung, nachempfinden und imitieren müßten ...

1208 Erste klinische Daten zum CAS-System CASPAR vorgelegt

(Erlangen) Erstmals werden jetzt klinische Ergebnisse des Einsatzes des computergestützten Operationsplanungs- und Robotersystems CASPAR vorgelegt. Die Operationen mit CASPAR wurden unter Leitung von Prof. Dr. F.F. Hennig an der Unfallchirurgie der Universität Erlangen durchgeführt. In einem Interview berichtete Prof. Hennig über die bisherigen Resultate des CASPAR-Einsatzes im Rahmen der Hüftendoprothetik.

gesundheit-online.de: Prof. Hennig, welchen Sinn resp. welche potentiellen Vorteile sehen Sie in der computergestützten Operationsplanung und der Roboter-Unterstützung bei realen Operationen in der orthopädischen Endoprothetik?

Prof. Hennig: Sie sprechen die beiden Systeme an. Beide bedeuten eine Gewinn bezüglich präoperativer Planung und präziser Operationsdurchführung.

Die computergestützte Operationsplanung erlaubt nach Durchführen einer computertomographischen Untersuchung der Oberschenkelbeckenregion die dreidimensionale Implantation eines ausgewählten Hüftschaftimplantates in den individuellen Knochen des Patienten. Hierbei können sowohl die jeweiligen Rotationsstellung des Schenkelhalses, wie auch die individuelle Dimensionierung des Oberschenkelschaftes berücksichtigt werden. Durch das Auflösen in zahlreiche Querschnittsbilder kann der Sitz des Implantates über seine gesamte Länge räumlich kontrolliert werden. Die exakte Größenauswahl und Positionierung des Schaftimplantates ist somit möglich, in einer Form wie es intraoperativ in dieser Präzision von Hand nicht durchgeführt werden kann, da selbstverständlich nicht der gesamte Oberschenkelknochen freigelegt werden kann.

Die roboterunterstützte Implantation des Schaftes im Operationssaal ermöglicht nun die präoperativ gewonnenen Erkenntnisse und die exakte Operationsplanung im vollen Umfang umzusetzen.

Selbstverständlich haben wir auch früher eine präoperative Planung durchgeführt, dies jedoch nur am zweidimensionalen Bild in 2 Ebenen. Darüber hinaus ergab sich die Schwierigkeit, die präoperative Planung in allen Details exakt intraoperativ handwerklich umzusetzen.


gesundheit-online.de: Welche wesentlichen Fehler der Hüft- und Knieendoprothetik können - potentiell - mit CAS-Systemen und computergesteuerten Operationsroboter vermeidbar sein?

Prof. Hennig: Die computergestützte Operationsplanung und die roboterunterstützte Operationsdurchführung ermöglicht eine standardisierte Implantatverankerung. Für den Operateur durch konservative Röntgenaufnahmen, genau so wenig wie durch intraoperative Inspektion ersichtliche, individuelle Form und Stellungsvarianten der jeweiligen Knochen können exakt berücksichtigt, ggf. ausgeglichen werden.

gesundheit-online.de: Die Operationsplanung beim CASPAR-System wird nach operativem Einsetzen der Referenzstifte und der Erstellung einer Serie von CT- Bildern am Computer durchgeführt. Kann eines Tages auf diese zusätzliche operative Belastung der Patienten verzichtet werden, d.h. sind z.B. berührungslose Registrierungssysteme in Entwicklung?

Prof. Hennig: Die exakte Lageerfassung des Knochens, der das Implantat aufnehmen soll, ist eine alles entscheidende Voraussetzung für eine korrekte Implantation. Wir müssen uns vor Augen führen, daß wir hier über Toleranzen von 0,1 mm sprechen. Völlig kontaktfreie Form- und Lageerkennungssysteme können mit den präoperativ gewonnen computertomographischen Bildern heute noch nicht mit ausreichender Sicherheit deckungsgleich gebracht werden. Das dies in der Zukunft einmal möglich ist, ist durchaus vorstellbar.

gesundheit-online.de: Stellt das präoperativ notwendige CT eine zusätzliche Belastung gegenüber der herkömmlichen präoperativen Radiologie dar? In welchem Umfang sind intraoperative Durchleuchtungen notwendig? Wenn ja, in welcher Relation steht eine solche zusätzliche Strahlenbelastung zu dem zu erwarteten Zugewinn der Operation?

Prof. Hennig: Die computertomographische Untersuchung stellt für die jeweils betroffene Gewebezelle keine hohe Strahlenbelastung dar. Gerade die Schichttechnik vermeidet die Summationsstrahlenbelastung von ganzen Gewebsschichten und ist somit keine wesentliche Strahlenbelastung für den Patienten. Die Strahlenbelastung kann in etwa mit der Belastung durch Strahlen während einer Flugfernreise verglichen werden.

gesundheit-online.de: Im Rahmen der präoperativen Planungsphase können bereits "digitale Abbilder" der später verwendeten Prothesen in die 3D-Simulation eingebaut werden. Wieviel solcher Datensätze, d.h. Produktinformationen, verwenden Sie in Ihrer Klinik? Fordert ein so ausgefeiltes Planungsinstrument wie die CASPAR-Software nicht geradezu die Herstellung individuell gefertigter Prothesen, um die Ergebnisse noch weiter zu optimieren?

Prof. Hennig: Wenn wir uns vor Augen halten, daß die Oberfläche einer jeden Prothese berechnet wird, die daraus ermittelte Fräsbahn durch mehrere Laborversuche überprüft wird, und erst dann beim Menschen zum Einsatz kommt, so halte ich es heute noch für weitaus sicherer, mit kalibrierten konvektionierten Implantanten zu arbeiten. Hinter diesen Implantaten steht auf der Fertigungsseite eine hohe Produktionssicherheit, die durch intensive werkstoffwissenschaftliche Überprüfungen gewährleistet wird, auf der Seite der Software und Robotersteuerung jeweils eine ausführliche Testphase bevor das Robotersystem am Patienten zum Einsatz kommt. Eine individuell gefertigte Prothese würde weder im Bereich der Fertigung, noch im Bereich der Robotersteuerung, diese hohe Sicherheitsgarantie bieten.

gesundheit-online.de: Wie genau stimmte die präoperative Simulation bei CASPAR mit der intraoperativen erzielten Genauigkeit der Roboteraktivität überein?

Prof. Hennig: Die mit dem Roboter erzielte Implantatverankerung entsprach in allen Fällen vor dem Hintergrund postoperativer konventioneller Röntgendiagnostik im vollen Umfang der Planung.

gesundheit-online.de: Welche Genauigkeit der gefrästen Implantatschäfte konnten Sie bei Ihren realen Einsätzen mit CASPAR im Vergleich zur manuellen Femuraushöhlung erreichen? Haben Sie zementiert oder nicht- zementierte Prothesen eingesetzt?

Prof. Hennig: Wie bereits oben erwähnt, kommt der Roboter bei uns nur zum Einsatz, bei der zementfreien Implantation. Die Paßgenauigkeit des Implantatlagers - natürlich überprüft unter Laborbedingungen - war über 90 % Oberflächenkontakt. Darüber hinaus zeigte die Knochenoberfläche des Implantatlagers eine Glatte Schnittfläche ohne Oberflächenzerstörung oder Quetschungen. Die manuelle Implantation erreichte diese Oberflächenbündigkeit nicht einmal zur Hälfte. Darüber hinaus weist die Knochenoberfläche des Schaftlagers erhebliche Knochenbälkchenzerstörungen und Quetschungen auf, da bei manueller Verankerung mit dem sogenannten press-fit gearbeitet wird, d.h. untermaßiger Fräsung mit dann eingepreßter Verankerung des Implantates.

gesundheit-online.de: Gab es unerwartete Roboteraktivitäten?

Prof. Hennig: Unerwartete Roboteraktivitäten sind in keinem Fall eingetreten und können auch nicht eintreten, da jeder Verfahrensschritt mehrfach redundant überprüft wird, darüber hinaus alle 32 Millisekunden eine Überprüfung des Systems mit den zu Grunde liegenden Daten erfolgt.
Sicherheitsabschaltungen des Roboters kamen vor. Das System konnte dann jedoch intraoperativ mit einer Verzögerung von ca. 10 Minuten wieder hochgefahren werden, unter Wahrung sämtlicher Sicherheitsvorkehrungen, so daß eine Fortführung der Fräsarbeit exakt am Punkt des Ausstiegs durchgeführt werden konnten.

gesundheit-online.de: Sind Sie - summa summarum - mit den bisherigen Ergebnissen des CASPAR-Einsatzes zufrieden?

Prof. Hennig: Das röntgenologisch erzielte Operationsergebnis hat uns in jedem Fall voll überzeugt. Nach den ersten 2 postoperativen Tagen zeigten alle Patienten eine deutlich geringere Schmerzbelastung, demzufolge eine größere Bewegungsbereitschaft und Bewegungsfähigkeit im Gelenk. Alle Patienten konnten im Vergleich zur Handoperation in deutlich mobilerem Zustand in die Rehabilitation übergeben werden.

gesundheit-online.de: Sind CAS-Systeme durch unser derzeitiges Gesundheitswesen eigentlich finanzierbar, besonders in Hinsicht darauf, daß erst in 10-15 Jahren Genaueres über das qualitative Kosten-Nutzen-Verhältnis bekannt sein wird?

Prof. Hennig: Vor dem Hintergrund der Fallpauschale in der Endoprothetik muß die Frage, ob ein Robotersystem bezahlbar ist, grundsätzlich bejaht werden. Da jedoch die Fallpauschale die durchaus als ein positives marktwirtschaftliches Instrument angesprochen werden kann, durch dirigistische planwirtschaftliche Vorgaben der Krankenkassen bezüglich der Liegedauer wieder in ihre Leistungsfähigkeit und Betriebswirtschaftlichkeit erheblich eingeschränkt wird, ergeben sich vor dem Hintergrund der nun neuerlich bestehenden Bestimmung doch Probleme, dieses für den Patienten so notwendige System in der Fallpauschale unterzubringen.

Prof. Hennig, vielen Dank für dieses Gespräch!
Texte: Prof. Dr. med. Hennig
Sämtliches Bild: Archiv Universität Erlangen-Nürnberg
Internet:www.uni-erlangen.de/docs/FAUWWW/Fakultaeten/Fakultaetenhome.html
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