Roboter leistet Erste Hilfe aus der Ferne

Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben ein medizinisches Robotersystem entwickelt, um einen lebensbedrohlichen Spannungspneumothorax in der Brusthöhle zu beheben. Die Forscher präsentieren den Roboterarzt auf der Automatica-Messe. Das System soll in Zukunft in der Lage sein, während Evakuierungsflügen telemedizinische Verfahren durchzuführen. Das robotisierte System wurde im Rahmen des iMEDCAP-Projekts entwickelt.

Bei einem Spannungspneumothorax sammelt sich Luft in der Brusthöhle an. Durch den entstehenden Druck können die Lungen, das Herz und große Blutgefäße komprimiert werden. Dies kann beispielsweise nach einer Verletzung wie einer Schusswunde geschehen. Die Luft kann nicht entweichen und sammelt sich immer mehr an, wodurch der Druck im Brustkorb zunimmt, die Lungen komprimiert werden und schließlich das Herz und die großen Blutgefäße betroffen sind. Der Herzschlag steigt, der Blutdruck sinkt und schließlich bricht der Kreislauf zusammen.

Kurz gesagt, ein Spannungspneumothorax ist lebensbedrohlich und muss innerhalb weniger Minuten behandelt werden, um zu verhindern, dass der Patient stirbt. „Ein Spannungspneumothorax wird oft übersehen, kann aber einfach behandelt werden, indem eine Dekompressionsnadel in den Brustkorb eingeführt wird, damit die eingeschlossene Luft entweichen kann“, erklärt Carolin Müller, Forscherin an der Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie des TUM-Krankenhauses.

Autonom operierender Roboterarm

Für die zukünftige Behandlung von Patienten an unzugänglichen Orten haben die Forscher eine Roboterarmverlängerung entwickelt, einen sogenannten 'Endeffektor', der eine Dekompressionsnadel, vergleichbar mit dem Nadel-Kathetersystem, das für Adertransplantationen verwendet wird, mit einem Ultraschallgerät kombiniert. Die Nadel kann nur in den Monaldi- oder Bülau-Positionen in den zweiten und fünften Interkostalräumen eingeführt werden. Diese Punkte können mithilfe von Ultraschall genau lokalisiert werden. Das System kann auch feststellen, ob ein Pneumothorax vorliegt.

Der neue Mechanismus, entwickelt von Müller in Zusammenarbeit mit Forschern des Lehrstuhls für Mikrotechnologie und Medizingerätetechnik (MiMed) an der TUM, schiebt die Nadel und den Katheter darum durch die Haut. Der Katheter bleibt im Körper, während die Nadel zurückgezogen wird, sodass die Luft entweichen kann. „Dies verschafft entscheidende Zeit, um Patienten mit einem Spannungspneumothorax zu behandeln, beispielsweise nach einer Brustverletzung infolge eines Verkehrsunfalls oder einer Schusswunde“, erklärt Prof. Peter Biberthaler, Direktor der Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie des TUM-Krankenhauses.

Behandlung während der Evakuierung

Eine der Anwendungen des Systems, über die nachgedacht wird, ist die schnellstmögliche Evakuierung von schwer verletzten Patienten aus Gefahrenzonen und Krisengebieten. Dafür werden ferngesteuerte Avilus Grille-Drohnen eingesetzt, die derzeit getestet werden. Durch die Befestigung des nun entwickelten Roboterarms an der Drohne kann der verletzte Patient während des Evakuierungsflugs aus der Ferne mit dem Roboter behandelt werden.

Die Forschungsgruppe MiMed Rescue Robotics entwickelt auch andere Robotermodule, mit denen verletzte Patienten aus der Ferne behandelt werden können. Dazu gehört die Verabreichung von Medikamenten, das Stillen schwerer Blutungen durch Anlegen eines Tourniquets oder die Injektion von Atropin in einem chemischen Notfall. „Unsere Robotermodule können eine Reihe von Aufgaben ausführen, die direkt nach einem Unfall durchgeführt werden müssen. Es ist entscheidend, dass die Anwendung robust und störungsfrei ist, wenn jede Sekunde zählt“, erklärt MiMed-Lehrstuhlinhaber Prof. Tim Lüth.

Roboteroperationen aus der Ferne

Die Durchführung einer Operation mit einem chirurgischen Roboter, der aus der Ferne von einem Chirurgen bedient wird, ist in den letzten Jahren bereits stark in Entwicklung. So wurde vor einigen Wochen in Belgien eine Prostataoperation durchgeführt, bei der der Patient im AZORG-Krankenhaus in Aalst lag und der Chirurg, der den Operationsroboter bediente, einige Dutzend Kilometer entfernt saß.

In den USA wurde Anfang 2024 mit einer Testaufstellung sogar bereits erfolgreich eine Operation aus der Ferne durchgeführt, bei der sich der Chirurg auf der Erde befand und der ‚Patient‘ sich im ISS befand, etwa 400 Kilometer über der Erdoberfläche.