17 Schritte: Roboter meistert erstmals autonome Operation ohne Hilfe

In einem Labor der Johns Hopkins University hat ein Roboter zum ersten Mal eine vollständige Phase einer Gallenblasenentfernung an einem Schweine­modell autonom und ohne direkten Eingriff von Menschenhand durchgeführt.

Revolution im OP: Roboter entfernt Gallenblase allein

Verantwortlich für die Entwicklung ist das Team rund um den Medizintechniker Axel Krieger. Sie haben ein System gebaut, das nicht nur chirurgische Handgriffe ausführt, sondern den Eingriff tatsächlich "versteht". Lange galten autonome Systeme im OP als zu starr für die chaotische Realität lebendiger Körper. Selbst Kriegers früherer Prototyp, der STAR-Roboter von 2022, war zwar präzise, arbeitete aber unter idealisierten Bedingungen: markierte Gewebestellen, vorhersehbare Abläufe, ein starrer Plan.

Der neue System, Surgical Robot Transformer-Hierarchy (SRT-H), zeigt nun, dass es auch anders geht. Das Besondere: Der Roboter beobachtete zunächst reale OP-Videos an Schweinekadavern und lernte daraus - nicht nur anhand der Bilder, sondern auch mit erklärenden Texten, die einzelne Handlungen beschreiben. Danach war er in der Lage, eine minutiöse Gallenblasenentfernung eigenständig durchzuführen: 17 aufeinanderfolgende Aufgaben, darunter das Erkennen winziger Gallengänge und Blutgefäße, das präzise Setzen von Clips und das Durchtrennen mit einer Schere.

Zur Einordnung: mit Phase ist hier die vollständige Entfernungsphase der Gallenblase gemeint - also Dissektion, Abtrennung und Bergung. Andere OP-Teile wie Zugang, Vorbereitung oder Nachsorge wurden noch manuell durchgeführt. SRT-H setzt auf das Da Vinci Research Kit (DVRK) auf

Unsere Arbeit zeigt, dass KI-Modelle verlässlich genug für chirurgische Autonomie gemacht werden können - etwas, das früher weit entfernt schien, jetzt aber nachweislich umsetzbar ist.

Der Unterschied zu bisherigen Systemen liegt laut dem Team in der Reaktion auf das Unerwartete: Der SRT-H konnte auch dann stabil operieren, als das Gewebe anders aussah als im Training - etwa durch Farbstoffe, die Blut simulierten. Sogar die Startposition wurde manipuliert, ohne dass der Roboter ins Straucheln geriet. Damit simulierten die Forscher reale Herausforderungen, wie sie auch in Notfallsituationen vorkommen. Bereits im Vorjahr hatte das Team dem System erste chirurgische Basistechniken wie das Bewegen einer Nadel, das Anheben von Gewebe und das Setzen von Nähten beigebracht - jeweils in wenigen Sekunden.

Technisch basiert das System auf einer Architektur, die auch bei Sprachmodellen wie ChatGPT zum Einsatz kommt. Der Roboter versteht Sprachkommandos wie "Greif den Gallenblasenhals" und nimmt Korrekturen wie "beweg den linken Arm ein Stück nach links" auf - und lernt dabei weiter. Ji Woong Kim, Erstautor der Studie, spricht deshalb von einem "grundlegenden Durchbruch", der autonome Robotik realitätsnah und verlässlich macht.

Technische Übersicht SRT-H
"So wie chirurgische Assistenzärzte oft unterschiedliche Teile eines Eingriffs in unterschiedlichem Tempo beherrschen, zeigt diese Arbeit das Potenzial, autonome chirurgische Systeme modular und stufenweise weiterzuentwickeln", sagt Jeff Jopling, Chirurg an der Johns Hopkins University.

Weckruf für die Medizin

Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift Science Robotics erschienen. Für viele Mediziner dürfte sie ein Weckruf sein: Denn was hier erstmals an einem realitätsnahen Modell demonstriert wurde, könnte langfristig nicht nur OP-Zeiten und Personalbedarf verändern - sondern auch die Art, wie chirurgisches Wissen gespeichert, weitergegeben und optimiert wird.

Die Forschung wurde durch das neue US-Gesundheitsforschungsprogramm ARPA-H unterstützt, das gezielt disruptive Medizintechnologien fördert. Weitere Mittel kamen von der National Science Foundation und dem National Institute of Health.


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