Der Erfinder und sein Roboter: Alfredo Bruno und Knochenlaser Carlo.

AOT

Digitaler Sägemeister

Carlo bleibt cool. Kaltblütig zersägt er Knochen, millimetergenau und das auch wellen-, zickzack- oder puzzleförmig. Carlo ist der erste Knochenschneide-Roboter der Welt.

Ein technisches Wunderwerk das kann, was noch kein Gerät vor ihm konnte: menschliche Knochen mit kaltem Laser schneiden. Denn Carlo wird mit einer Navigationssoftware digital gesteuert, die perfekte Symbiose zwischen Mensch und Roboter. «Ein Meilenstein in der Medizinal-Technologie», triumphiert der Physiker Alfredo Bruno, einer seiner Erfinder. Zusammen mit den Mund-, Kiefer und Gesichtschirurgen Philipp Jürgens und Hans-Florian Zeilhofer sowie dem Professor für Biomedical Engineering Philippe Cattin hat der rührige Argentinier vor ein paar Jahren das Startup AOT «Advanced Osteotomy Tools AG» gegründet, das Entwicklungslabor, aus dem Carlo entsprang.

 

In sanftem Grün leuchtet der Roboterarm Arm nun über einem Plastikschädel der auf einem Seziertisch vor ihm liegt. Grün heisst «ich bin bereit zum Sägen, alles in Ordnung». Ein Klick des Arztes mit dem Steuergerät und schon fräst der am Ende des Armes sitzende Laser in den Oberkiefer des Schädels eine wellenförmige Linie. Wie von Zauberhand bildet sich nach und nach ein sauberer Schnitt auf dem Knochen. Bruno ist begeistert, «Carlo arbeitet berührungsfrei und mit gleichbleibender Qualität, unabhängig von der Tagesform des Chirurgen, auch bei einem realen Patienten», sagt er. Was für ein Unterschied zu den herkömmlichen Operationsmethoden, bei denen nach wie vor mit Knochensägen gearbeitet wird. Eine Vorgehensweise die für viele Patienten strapaziös ist und die eine lange Heilungsphase nach sich zieht.

 

Mit Carlo als Assistenten ist alles anders. Denn «Carlo steht für Cold Ablation Robot-guided Laser Osteotome», sagt Alfredo Bruno. Heisst übersetzt: «Robotertechnisch gesteuerter kalter Knochenlaser». Herkömmliche Laserstrahlen erzeugen Hitze und verbrennen beim Auftreffen das Knochengewebe. Deswegen kamen sie bisher nicht für derartige Eingriffe in Frage. Carlo aber bleibt kalt. Er verringert die Operationsdauer, die anschliessende Heilungsphase ist kürzer. Der Roboter ist ein durch und durch digitaler Geselle. Sein Arm wird automatisch in Verbindung mit einer 3D-Planung und mittels Navigation gesteuert. Die Koordinaten für den Schnitt erhält Carlo von einem CT Scan, an dem der Arzt digital die gewünschte Korrektur durchgeführt hat. Damit wird zum ersten Mal auch ein komplett digitaler Ablauf eines Knochenschnitts möglich. Bis dahin musste die digitale Planung vom Chirurgen manuell umgesetzt werden – mittels Schnittschablone - mit der entsprechenden Abweichung zum geplanten Optimum. So programmiert kann sich der Computer punktgenau orientieren und die Operation selbständig durchführen– als präziser Assistent des Arztes, der nur noch kontrollierend zur Seite steht.

Digitaler Sägemeister: Video-Portrait

Carlo bei der Arbeit: Millimetergenau frisst sich der kalte Laser durch einen Plastikschädel.

Kontrollinstrument für den Chirurgen: Screen mit 3D-Darstellung des Schädels.

Die Geburtsgeschichte von Carlo geht auf ein Schlüsselerlebnis von Alfredo Bruno zurück. Es war eine Kieferoperation bei seiner Tochter, die den Ausschlag gab. Der renommierte Laserphysiker konnte fast nicht glauben, dass ein derartiger Eingriff damals, im Jahr 2008, noch immer mit archaisch anmutenden Sägen durchgeführt wurde, verbunden mit einem langwierigen, schmerzhaften Genesungsprozess. «Wie wäre es, wenn wir einen kalten Laser entwickeln?», fragte er den Kieferchirurgen Hans-Florian Zeilhofer. Das war die Initiation, an deren Ende vier ausserordentlich erfahrende Spezialisten Carlo das Leben einhauchten. Medizinisches Knowhow, Laserphysik und Virtual Reality vermählten sich. Das Ziel: Der Roboter muss selbständig funktionieren, die eigentliche Arbeit des Arztes findet vor dem ersten Laserstrahl und Knochenschnitt statt. «Denn Carlo», sagt Alfredo Bruno, «schneidet präziser als jeder Chirurg».

 

Vom Innovationsstandort Schweiz ist der Argentinier übrigens restlos überzeugt. «Wenn man hier eine gute Idee entwickelt, finden sich immer Geld, sehr qualifizierte Leute und ein gutes Netzwerk», sagt er. Und so wurde auch Carlo 2012 von Investoren finanziert, die an das Projekt glaubten. Auch die Wissenschaft ist von Carlo begeistert, wiederholt wurde er mit diversen Innovations – und Pionierpreisen ausgezeichnet, zuletzt erhielt er 2015 den CTI Swiss Medtech Award.

Perfektes Ergebnis: Der Oberkiefer wurde von Carlo mit einer perfekten Wellenlinie getrennt.

Der einarmige Roboter befindet sich derzeit noch regelmässig im Trainingslager der Anatomie des Universitätsspitals Basel. Doch schon bald wird er am Universitätsspital Basel und dem Kantonsspital Aarau in der klinischen Phase die ersten realen Patienten behandeln. Und dann, auf Anfang 2019, erwartet AOT die CE Zertifizierung, die technische Zulassung auf dem europäischen Markt. Auf diesen Moment hat das inzwischen 12 köpfige Team viele Jahre lang hingearbeitet. Dann wird Carlo endlich in den Spitälern dieser Welt zum Einsatz kommen. Der erste «kalte» Knochenschneider aber wird mit Sicherheit im Universitätsspital Basel stehen.

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