Bei der Entfernung oder Resektion von Tumoren geht es darum, so viel gesundes Gewebe wie möglich zu erhalten und gleichzeitig die Krebszellen so gründlich wie möglich zu entfernen, um ein Wiederauftreten oder eine Ausbreitung der Krankheit zu verhindern. Diese Operationen sind im besten Fall schwierig, aber noch riskanter, wenn sich der betroffene Bereich am Hals, am Kopf oder an anderen empfindlichen Stellen befindet.

Selbst für die erfahrensten Chirurgen kann dies eine entmutigende Aufgabe sein, und wenn dann noch Müdigkeit, Burnout und Visualisierungsprobleme hinzukommen, kann es selbst für die ruhigsten Hände eine ernsthafte Herausforderung sein. Dieses Problem könnte jedoch bald der Vergangenheit angehören, wenn sich das neue ASTR-System (Autonomous System for Tumor Resection) durchsetzt. Das ASTR wurde von einem Forscherteam der Johns Hopkins University speziell für Resektionen in empfindlichen Bereichen wie der Zunge entwickelt. Laut den Entwicklern kann der chirurgische Roboter Tumore mit einer Präzision entfernen, die mit der von menschlichen Chirurgen konkurriert oder sie möglicherweise sogar übertrifft.

Die Durchführung von Resektionen, die präzise Ränder erfordern, ist eine äußerst schwierige Aufgabe, sagte einer der Entwickler des Systems, Axel Krieger, ein Assistenzprofessor in der Abteilung für Maschinenbau der Whiting School of Engineering, in einer Erklärung. Der Chirurg hofft, so präzise wie möglich gearbeitet zu haben, ist sich aber nicht sicher, ob er oder sie es perfekt gemacht hat. Unser Ziel war es, diese Verfahren präziser zu machen", sagt er.

Präzision bedeutet in diesem Fall 5 Millimeter des umgebenden gesunden Gewebes, was die Standardmenge ist, wenn Chirurgen versuchen, ein Stück Krebsgewebe zu entfernen. 5 Millimeter Gewebe reichen in der Regel aus, um Krebszellen zu entfernen und gleichzeitig den umliegenden gesunden Bereich so wenig wie möglich zu schädigen. Die Herausforderung wird durch die Tatsache erschwert, dass die Oberflächengrenzen von Krebstumoren oft deutlich sichtbar sind, die Tiefengrenzen jedoch oft weniger offensichtlich sind.

Krieger sagt, er habe mit vielen Chirurgen gesprochen, die sich darüber beklagt hätten, wie schwierig es sei, genau zu resezieren. Sie verwenden zwar ein kleines Lineal, um den 5-Millimeter-Abstand auszumessen und die Ränder zu markieren, aber wie tief sie gehen müssen, ist reine Raterei. Die Herausforderung besteht darin, dass die Chirurgen wegen des umliegenden Gewebes keinen direkten Zugang zum Tumor haben, sagt Doktorand und Teammitglied Jiawei Ge. Sie können zwar die Oberfläche des Tumors sehen, aber ansonsten nur das gesunde Gewebe.

Die Forscher testeten ASTR in der Sprache. Anhand von Gewebe aus einer Schweinezunge konnten sie mit dem System einen Tumor und genau 5 Millimeter gesundes Gewebe entfernen. Sechs aufeinanderfolgende Resektionen wurden durchgeführt, und das ASTR-System war jedes Mal erfolgreich, ohne Ausfallzeiten, und das Team war in der Lage, die menschliche Führung mit der Präzision des Roboters zu verbinden.

"Der Arzt beaufsichtigt den Roboter und gibt vor dem Eingriff Eingaben, und der Roboter führt die Aufgabe Schritt für Schritt aus", erklärt Krieger. Tests haben gezeigt, dass das System deutliche Verbesserungen bei der Umsetzung von Tiefenbegrenzungen erzielt hat. Der nächste Schritt bei der Erprobung von ASTR wird die Operation eines inneren Organs sein, z. B. einer Niere. Dies wird einen anderen Ansatz und neue Herausforderungen mit sich bringen, aber durch die Kombination der Genauigkeit von ASTR mit den neuesten Bildgebungstechnologien wird hoffentlich eine neue Ära der Tumorentfernung anbrechen.