Die tiefrote Ausweitung des Blutgefässes, das sich durch das verletzliche Hirngewebe windet, ist auf dem Bildschirm deutlich zu sehen. Auf dem Tisch neben dem neuartigen Simulator ist das Operationsbesteck aufgereiht. Da liegen feine Pinzetten und Instrumente, die zum Wegschieben und Spreizen der Hirnwindungen dienen, aber auch spezielle Klammerhalter.

Weltweit erster Simulationsworkshop

Jetzt spannt Diamantoula Pagkou einen leicht gebogenen Clip in den Halter. Sie ist von Griechenland nach Bern gereist, um – gemeinsam mit 18 anderen Neurochirurginnen und -chirurgen aus Deutschland, Italien und der Schweiz – am weltweit ersten Simulationsworkshop für Operationen an Blutgefässen im Hirn teilzunehmen.

Den geöffneten Clip führt sie mit ruhiger Hand zur ballonartigen Ausweitung der Hirnarterie, dem so genannten Aneurysma. Es gilt, den Clip so zu platzieren, dass er das Aneurysma von der Arterie abtrennt – und gleichzeitig den Blutfluss in die drei Verzweigungen nicht behindert, die an der ausgeweiteten Stelle von der Arterie abgehen.

Schwachstellen in den Blutgefässwänden

Aneurysmen sind Schwachstellen in den Blutgefässwänden, die dem Druck nachgeben und sich nach aussen wölben. Sie sind schätzungsweise bei zwei bis drei Prozent der Bevölkerung zu finden – das sind hochgerechnet etwa 24 Millionen Einwohnerinnen und Einwohner in der EU. Überdurchschnittlich oft entstehen Aneurysmen vermutlich bei Personen, die rauchen, unter hohem Blutdruck oder Nierenzysten leiden, gewisse genetische Merkmale aufweisen, sowie bei Frauen im mittleren Alter.

In der Regel verursachen Aneurysmen keine Beschwerden, sie werden auch meist als Zufallsbefunde entdeckt. Doch wenn sie reissen oder platzen, rufen sie eine schwere Hirnblutung hervor, die notfallmässig behandelt werden muss. Ungefähr 30 Prozent aller Patientinnen und Patienten versterben an der Blutung oder ihren Folgen, und nur knapp 20 Prozent überleben die Blutung ohne Schäden.

Ob ein Aneurysma platzt oder nicht, hängt von vielen Faktoren ab. Das Risiko ist etwa bei sehr ausgedehnten Aneurysmen und solchen, die Tochterblasen bilden, besonders gross. In solchen Fällen empfiehlt sich eine Operation, um das Aneurysma zu verschliessen – und das Aufplatzen zu verhindern.

Einzigartige Form und Ausprägung

Allerdings gehören diese Operationen zu den heikelsten Eingriffen in der Neurochirurgie: «Wenn man versehentlich etwas falsch abklemmt, stirbt ein Teil des Hirns innert weniger Minuten ab», sagt Andreas Raabe, Chefarzt und Direktor der Universitätsklinik für Neurochirurgie des Inselspitals. Erschwerend kommt hinzu, dass jedes Aneurysma in seiner Form und Ausprägung einzigartig ist – und deshalb auch unterschiedlich operiert werden muss.

Seit einigen Jahren ist es dank eindrücklichen technischen Fortschritten möglich, kleine Aneurysmen mit einem Katheter zu beheben, der in den Oberschenkel eingelassen wird. Doch der technische Fortschritt bedeute gleichzeitig auch, dass angehende Neurochirurginnen und -chirurgen heute während ihrer Ausbildung weniger Operationserfahrung sammelten als noch vor zwanzig Jahren, meint Raabe.

Erhöhter Blutdruck im Operationsmodell

Im Seminarraum des Workshops hat Pagkou soeben den Clip gesetzt – und bittet Raabe um eine Einschätzung. Er nimmt die feinen Operationsinstrumente zur Hand, setzt sich ans Mikroskop – und bewegt das abgeklemmte Aneurysma sachte hin und her, um es von allen Seiten zu inspizieren. «Der Clip ist gut platziert, aber schauen Sie», sagt Raabe und zeigt auf den Bildschirm: «So bleibt ein kleiner Teil der ausgeweiteten Stelle nicht abgetrennt. Dieser Teil könnte wieder wachsen, das wollen wir vermeiden.»

Dann entfernt er den Clip – und setzt in unterschiedlichen Winkeln zwei andere Clips an den kleinen Ballon an. Nun stösst auch David Bervini hinzu, der vorhin am Nachbargerät einem anderen Teilnehmer des Workshops eine Rückmeldung zur simulierten Operation gegeben hatte. Bervini ist Oberarzt in der Neurochirurgie am Inselspital, er hat zusammen mit Raabe den Workshop konzipiert und organisiert.

Bervini tippt auf den Bildschirm des Simulationsroboters – und erhöht den Blutdruck im Operationsmodell. Die Clips fangen an, sich im Pulstakt zu bewegen. Doch das Aneurysma bleibt ruhig. «Vollständig abgetrennt, so ist es gut», sagt Bervini. Raabe führt aus, dass man beim Operieren von komplexen Aneurysmen weniger an einzelne Clips, sondern eher an eine Kombination von Clips denken sollte.

Realistische Abbildung in Raum und Zeit

Und Bervini erklärt, dass man bei der Planung der Operation auch berücksichtigen muss, wie man die Patientin oder den Patienten bettet – und in welche Richtung man den Kopf dreht. Denn bei einer Operation muss man von oben auf ein Aneurysma zugreifen: So hilft die Schwerkraft, die die schwabbelige Hirnmasse nach unten zieht, dabei, das betroffene Blutgefäss freizulegen.

Das 4D-Modell, das nicht nur die räumlichen Dimensionen, sondern wegen dem Pulsieren auch die zeitliche Dimension des Aneurysmas im Schädel realistisch abbildet, entspringt der Idee von Raabe – und der Zusammenarbeit von Bervini mit Fredrick Johnson Joseph, der für seine Doktorarbeit am ARTORG Center for Biomedical Engineering der Universität Bern die Hard- und Software des Simulationsroboters entwickelt hat.

Joseph ist unterdessen Postdoktorand – und hat mit Bervini vor knapp zwei Jahren auch ein Start-Up-Unternehmen namens «SurgeonsLab» gegründet, das er nun auch als CEO leitet. «Ich bin jemand, der Tag und Nacht arbeitet», sagt Joseph. Mit ihrem Unternehmen wollen Joseph und Bervini die neue hochentwickelte Ausbildungstechnik international vertreiben.

Bevorstehende Operationen vorbereiten

Die 3D-Drucker der Firma, die das 4D-Modell des Aneurysmas im Schädel herstellen, werden von einem Algorithmus in der Cloud gesteuert, erklärt Joseph. «So können Ärztinnen und Ärzte aus aller Welt die Bilddaten eines Aneurysmas hochladen», sagt Joseph. «Innert weniger Tage schicken wir ihnen ein realitätsgetreues Abbild zurück.»

Mit diesem Abbild können sich die Fachleute dann auf die bevorstehende Operation vorbereiten – und zum Beispiel an der optimalen Platzierung der Clips tüfteln. Diese Vorbereitungsarbeiten erleichterten und beschleunigten in der Folge die echte Operation. Die Kosten für das individuelle Übungsmodell könnten mit den Einsparungen, die sich aus der verringerten Operationszeit ergeben, mehr als wettgemacht werden, meint Joseph.

Für den 4D-Simulator haben Joseph und Bervini schon zahlreiche Preise gewonnen, etwa den mit 50 000 Franken dotierten Ypsomed Innovationspreis sowie den mit 150 000 Franken dotierten Venture-Kick-Award. Auch Diamantoula Pagkou und die anderen Teilnehmenden des Simulationsworkshops sind von der Simulation sehr angetan. «Das funktioniert besser, als ich erwartet hatte», sagt Pagkou nach dem ersten zweistündigen Hands-On-Block.

Erhöhte Patientensicherheit

Während Joseph schon an weitere mögliche Einsatzfelder für den Simulationsroboter denkt (etwa an das Einüben der operativen Entfernung von Tumoren), steht für Raabe noch ein anderer Aspekt im Vordergrund. «Die neurochirurgische Ausbildung ist aktuell sehr heterogen. Wir möchten einen hohen, weltweiten Standard etablieren», sagt Raabe. Er erwartet, dass mit der verbesserten Planung und dem Einüben der Eingriffe das Risiko für Blutungen und weitere Komplikationen gesenkt werden kann. Und sich dafür die Patientensicherheit bei den heiklen Aneurysma-Operationen erhöht.