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1 Entwicklung der Chirurgie

Burkhard Paetz

Bis in das Mittelalter haben Chirurgen vorwiegend mit „bloßen Händen“ geheilt. Das Wort „Chirurg“ (griechisch) bedeutet Handarbeiter. Der Gebrauch scharfer Instrumente galt lange als gefährlich, weil dadurch Blutgefäße verletzt werden konnten. Die Blutstillung durch Abbinden (Ligatur) war noch nicht bekannt. Man benützte stattdessen heißes Eisen oder siedendes Öl zum Ausbrennen und Verschorfen.

Merke

Der Begriff Chirurgie stammt aus dem Griechischen und bedeutet Handwerk.

1.1 Anfänge der Chirurgie

Nachweislich wurde bereits in der Steinzeit (5000 Jahre  v. Chr.) die operative Eröffnung des knöchernen Schädels (Trepanation) vorgenommen. Eine Narkose gab es noch nicht. Knochenfunde zeigen Heilungsvorgänge, die beweisen, dass einzelne Patienten den Eingriff überlebt haben ( ▶ Abb. 1.1). Wahrscheinlich sollte die Trepanation bösen Geistern die Möglichkeit geben, den kranken Patienten durch das Bohrloch zu verlassen.

Abb. 1.1 Steinzeit. Die Wundränder sind verheilt, die Schädeloperation wurde überlebt.

(Foto: Nationalmuseet, Kopenhagen)

Steinzeit. Die Wundränder sind verheilt, die Schädeloperation wurde überlebt.

Eine wesentliche Weiterentwicklung chirurgischer Maßnahmen gab es erst Jahrtausende später im antiken Griechenland (ca. 500  v. Chr.).

Zusatzinfo

Hippokrates (geb. 460  v. Chr. auf der griechischen Insel Kos) gilt bis heute als der berühmteste Arzt aller Zeiten.

Folgende chirurgische Maßnahmen kennzeichnen das Leistungsspektrum der Chirurgie im alten Griechenland:

Viele Dinge, die uns heute selbstverständlich erscheinen, standen den alten Griechen jedoch noch nicht zur Verfügung. Insbesondere kannten sie:

Zusatzinfo

Bis heute fühlen sich die Ärzte dem 2500 Jahre alten „Eid des Hippokrates“ verpflichtet!

1.2 Chirurgie im Mittelalter

Bis ins Mittelalter hatten Chirurgen keine spezielle Ausbildung. Sie waren wie die meisten Menschen damals Analphabeten. Lesen und Schreiben konnten i.d.R. nur Geistliche. Erst mit der Erfindung der Buchdruckkunst 1436  n. Chr. begann die wissenschaftliche Chirurgie.

Korrekte Vorstellungen über Physiologie und Pathophysiologie fehlten jedoch noch oder wurden über Jahrhunderte falsch überliefert. Erst um 1600  n. Chr. erkannte und verstand man den Blutkreislauf des Menschen ( ▶ Tab. 1.1 ).

Tab. 1.1 Meilensteine in der Entwicklung der Chirurgie.

Jahr

Land

Wissenschaftler

Entdeckung

1600

England

William Harvey

Entdeckung des Blutkreislaufes

1815

Paris

Guillaume Dupuytren

Unterbindung einer Arterie (A. iliaca)

1846

USA

William T. G. Morton

erste öffentliche Äthernarkose

1847

Wien

Ignaz Semmelweis

Händedesinfektion

1867

England

Joseph Lister

Beginn der Antisepsis

1876

Berlin

Robert Koch

Entdeckung des Milzbrandbazillus

1881

Wien

Theodor Billroth

Magenresektion

1882

Deutschland

Bernhard v. Langenbeck

Entfernung der Gallenblase

1890

USA

William S. Halsted

Benutzung von Gummihandschuhen

1890

Deutschland

August Bier

Lumbalanästhesie

1895

Würzburg

Wilhelm Conrad Röntgen

Entdeckung der Röntgenstrahlen

1896

Deutschland

Ludwig Rehn

Naht einer Stichwunde des Herzens

1928

London

Alexander Fleming

Erfindung des Penicillins

1967

Kapstadt

Christian Barnaard

erste Herztransplantation

2001

Frankreich/USA

Jaques Marescaux

erste telechirurgische OP

Merke

Die Wundinfektion, aus heutiger Sicht eine Komplikation, war bis zum Mittelalter der Normalfall.

Alle Wunden heilten sekundär und vereiterten. Die Ursache, nämlich Bakterien und Eitererreger, war noch unbekannt. Die offene Wundbehandlung (sekundäre Wundheilung) galt als einzige, versprechende Therapie und viele Chirurgen waren damals überzeugt, dass Eiter eine heilende Wirkung hat.

Zusatzinfo

Historie. In alten Chirurgiebüchern (bis ca. 1600  n. Chr.) wird die Lehre vom „guten Eiter“ (pus bonum) vertreten. Man war bis dahin der Ansicht, dass eiternde Wunden besser heilen.

Folgende chirurgische Maßnahmen kennzeichnen das Leistungsspektrum im Mittelalter:

Zusatzinfo

Kriegschirurgie. Leistungen in der Kriegschirurgie galten als besonders verdienstvoll. So wird bewundernd über J. D. Larrey (1766–1842, Chefchirurg Napoleons) berichtet, dass „Larrey unter freiem Himmel auf dem Boden kniend in wenigen Stunden über 100 Arme und Beine abzunehmen vermochte“.

Abb. 1.2 Unterschenkelamputation im 16. Jhd. Es gab keine Schmerzausschaltung, keine Desinfektion, keine Handschuhe für die Operateure.

(Foto: Royal Museum of Fine Arts Antwerp © Lukas-Art in Flanders vzw, photo Hugo Maertens)

Unterschenkelamputation im 16. Jhd. Es gab keine Schmerzausschaltung, keine Desinfektion, keine Handschuhe für die Operateure.

1.3 Chirurgie im 19. Jahrhundert

Größere Operationen, die mit der heutigen Chirurgie vergleichbar sind, wurden erst nach 1800 durchgeführt. Den Weg dazu ebneten die Errungenschaften in benachbarten Disziplinen, insbesondere in der Anästhesie und Hygiene ( ▶ Tab. 1.1 ).

Schmerzausschaltung Anfang des 19. Jahrhunderts erkannte man, dass Lachgas eine schmerzstillende und belustigende („Lachgas-“)Wirkung ausübt. Zur Durchführung einer Narkose erschien die Substanz jedoch untauglich ( ▶ Abb. 1.3). Damals ahnte niemand, dass Lachgas heute bei vielen Vollnarkosen (Kap. ▶ 11.2) eingesetzt wird.

Abb. 1.3 Lachgas. Die ersten Betäubungsversuche mit Lachgas nahm niemand ernst, sie dienten eher zur gesellschaftlichen Belustigung (Druck von 1830).

(Foto: National Library of Medicine, Bethesda, Maryland)

Lachgas. Die ersten Betäubungsversuche mit Lachgas nahm niemand ernst, sie dienten eher zur gesellschaftlichen Belustigung (Druck von 1830).

Im Jahr 1818 wurde die betäubende Wirkung des Äthers entdeckt. 1846 führte der Zahnarzt Morton die erste erfolgreiche Äthernarkose an einem Patienten durch, nachdem er zuvor damit seinen Hund betäubt hatte. Die Methode verbreitete sich rasch über die ganze Welt und bildet den Grundstein für heutige moderne Narkoseverfahren (Inhalationsnarkotika, Kap. ▶ 11.2.1).

Zusatzinfo

Äther. Die erste erfolgreiche Narkose wurde 1846 mit Äther durchgeführt. Danach war Chloroform das Mittel der Wahl. Beide Substanzen haben heute keine Bedeutung mehr.

Hygiene Der Wiener Geburtshelfer Semmelweis kam 1847 auf die Idee, dass das tödliche Kindbettfieber bei frisch entbundenen Frauen durch die Hände der Geburtshelfer verursacht sein könnte (Kontaktinfektion). Er führte daraufhin die chirurgische Händedesinfektion ein und erzielte einen Durchbruch für die Hygienemaßnahmen unserer Zeit (Asepsis).

20 Jahre später konnte Lister beweisen, dass die Eiterung einer Wunde nicht Folge einer Quetschung ist, sondern von außen hereingetragen wird. Lister begann, Krankheitserreger mit chemischen Mitteln zu bekämpfen (Karbolspray) und leitete damit die Ära der Antisepsis ein.

Pflegepraxis

Desinfektion. Die Händedesinfektion nach jedem Patientenkontakt ist auch heute noch für Ärzte und Pflegepersonen die wichtigste Maßnahme zur Verhinderung einer Kontaktinfektion.

Dass eitrige Infekte durch Bakterien verursacht werden, wusste man damals noch nicht. Die „Bazillen“ (Bakterien) als Ursache erkannten Louis Pasteur und Robert Koch erst Ende des 19. Jahrhunderts ( ▶ Tab. 1.1 ). Bis zur Entwicklung der ersten Antibiotika verging nochmals ein halbes Jahrhundert (Entdeckung des Penicillins 1928).

Zusatzinfo

Erst nach 1890 wurde es üblich, bei chirurgischen Eingriffen Handschuhe zu tragen.

Röntgen Die Entdeckung der Röntgenstrahlen (1895) brachte für die Traumatologie und die Medizin der heutigen Zeit einen wesentlichen Durchbruch.

1.4 Chirurgie heute

Die heutige Chirurgie ist hochgradig spezialisiert. Derzeit wird das Fachgebiet alphabetisch in folgende Spezialgebiete eingeteilt:

Die Bürokratisierung und gesetzliche Verpflichtungen nehmen stetig zu. Gleichzeitig werden zunehmend ambulante Operationen gefordert (Kap. ▶ 5) und die Chirurgie durch die technische Weiterentwicklung geprägt. Offen chirurgische Operationen werden weiter durch minimalinvasive Varianten abgelöst.

1.4.1 Hybrid-OP

Alle Bereiche der Chirurgie zeigen starke Trends zur Fortentwicklung in der minimalinvasiven Chirurgie (MIC). Häufig ist die Kombination der MIC mit der offenen Chirurgie sinnvoll. Derartige Eingriffe nennt man Hybrid-Operation, einen entsprechend ausgebauten OP-Saal nennt man Hybrid-Operationssaal.

Ein Hybrid-OP-Saal sollte über die Möglichkeit einer 3-dimensionalen intraoperativen Diagnostik und digitale kognitive Assistenzsysteme verfügen, wie sie in der Luftfahrt oder Automobilindustrie gebräuchlich und weiter fortgeschritten sind als in der Chirurgie.

1.4.2 Intraoperative Navigation

Bei der intraoperativen Navigation wird die Position der chirurgischen Instrumente in Relation zum Patienten und zum betreffenden Organ 3-dimensional und punktgenau aus CT, MRT oder Ultraschalldaten berechnet. Dadurch können Operationen von höchster Präzision an Körperregionen durchgeführt werden, die für den Chirurgen kaum tastbar oder einsehbar sind. Anwendungsbeispiele sind:

1.4.3 Minimalinvasive Chirurgie (MIC)

Minimalinvasive Chirurgie (MIC) bedeutet videoassistierte endoskopische Mikrochirurgie durch kleine Hautschnitte mit speziellen chirurgischen Instrumenten.

Man spricht auch von laparoskopischer Chirurgie, „Knopfloch-Chirurgie“ oder „Schlüsselloch-Chirurgie“. Auch Eingriffe mit minimalem Zugang (kleiner Schnitt) ohne Einsatz einer Kamera im Körperinneren werden als minimalinvasiv bezeichnet, wenn sie durch spezielle Instrumente eine größere Operation ersparen (z. B. endovaskuläre Operationen über Katheter in den Arterien unter Röntgendurchleuchtung).

Zusatzinfo

MIC. Der Siegeszug der minimalinvasiven Chirurgie (MIC) begann 1985 mit der laparoskopischen Entfernung der Gallenblase. Heute hat die „MIC-Galle“ die konventionelle Cholezystektomie fast komplett verdrängt.

Prinzip Auf die Eröffnung von Körperhöhlen durch herkömmliche „große“ Schnitte wird bei der minimalinvasiven Chirurgie verzichtet. Statt eines großen Schnitts werden mehrere kleine Inzisionen (ca. 1 cm lang) angelegt, durch die man mit speziellen langstieligen Mikroinstrumenten an den Zielort gelangt.

Die speziellen Instrumente ermöglichen, das Körperinnere auf einen Monitor zu übertragen. Der Operationsablauf kann somit auch online verbreitet werden (Telemedizin, s.u.). Das Bild auf dem Monitor ist die einzige visuelle Kontrolle für das OP-Team. Ein direkter Einblick in das Operationsgebiet ist nicht möglich, auch keine direkte Berührung des Gewebes durch die Hand des Chirurgen. Alle chirurgischen Manipulationen erfolgen mithilfe der in den Körper eingeführten Instrumente (miniaturisierte Scheren, Nadelhalter, Fasszangen, Metallclips und Klammernahtinstrumente, Elektrokoagulationssonde, Saugvorrichtung).

Der chirurgische Eingriff läuft im Prinzip wie bei der offenen Operation ab. Der Unterschied liegt lediglich in dem kleineren Zugang und der Art der verwendeten Instrumente.

Minilaparoskopie Bei dieser technischen Fortentwicklung der MIC wird der Trokardurchmesser weiter verkleinert, um die Invasivität des Eingriffs zu reduzieren und die Narbenbildung zu minimieren. Derzeit sind Außendurchmesser für die Trokare zwischen 2 und 3 mm möglich.

Single-Port-System Hierunter versteht man einen minimalinvasiven Eingriff, der mit einem einzigen Zugangsort für mehrere Trokare auskommt. Typischerweise wird das System über die Nabelgrube eingebracht. Als Vorteil wird die Narbenfreiheit beworben. Nachteil sind längere Kamerasysteme und ein eingeschränktes Sichtfeld für den Chirurgen.

Zusatzinfo

Technisch anspruchsvoll. Operationstechnisch sind die minimalinvasiven Eingriffe oft anspruchsvoller als offene Operationen. Es handelt sich also keinesfalls um eine „Minimalchirurgie“, sondern um „richtige“ Chirurgie, bei der lediglich der Zugang minimalisiert ist.

Klinische Anwendung Inzwischen werden über 50 % aller operativen Eingriffe mit der minimalinvasiven Technik durchgeführt. Beispiele sind:

Die wichtigsten Vorteile der minimalinvasiven Chirurgie (MIC) sind:

NOTES-Technik Seit 2004 wird die NOTES-Technik (Natural Orifice Translumenal Endoscopic Surgery) als Variante der minimalinvasiven Chirurgie beschrieben, die eine komplett narbenfreie Chirurgie verspricht. Bei NOTES erfolgt der Zugang zur Bauchhöhle über natürliche Körperöffnungen wie Mund, Vagina oder After. Ein zusätzlicher Trokar durch den Bauch (meistens Nabel) für die Kameraführung ist allerdings erforderlich. Die häufigste NOTES-Operation in Deutschland ist die Entfernung der Gallenblase durch die Vagina (transvaginale Cholezystektomie).

Im Vergleich zur Fortentwicklung der minimalinvasiven Chirurgie (MIC) inklusive Roboterunterstützung hat sich die NOTES-Technik nicht flächendeckend durchgesetzt.

1.4.4 Robotik in der Chirurgie

Robotik ist eine technologische Weiterentwicklung in der minimalinvasiven Chirurgie. Dabei werden endoskopische Instrumente von einem Roboter geführt. Die Steuerung jeder einzelnen Bewegung erfolgt allerdings nicht selbstständig durch den Roboter, sondern durch den Chirurgen (robotergestützte Chirurgie). Aufgrund ihrer Präzision und der fehlenden Ermüdung werden Roboter seit 1990 im OP eingesetzt, bisher allerdings erst an wenigen Spezialkliniken.

Prinzip Robotersysteme arbeiten nach dem Master-Slave-Prinzip ( ▶ Abb. 1.4). Der Chirurg („Master“) steht nicht unmittelbar am OP-Tisch. Er kann sich (unsteril) in einem separaten Raum aufhalten und gibt seine Befehle in ein Eingabegerät (Konsole) oder einen Sprachempfänger ein. Die Anweisungen des Chirurgen werden in Steuersignale umgesetzt und von dem am OP-Tisch positionierten Robotersystem („Slave“ = Sklave) ausgeführt. Der Roboter arbeitet also nur auf Befehl. Die Bewegungen des steuernden Chirurgen lassen sich „skalieren“, also in jedem beliebigen Verhältnis auf die mechanischen Arme des Roboters übertragen, was die Präzision erhöht. Elektronische Tremorfilter verhindern die Übertragung des natürlichen Zitterns der menschlichen Hand.

Abb. 1.4 Robotergestützte Chirurgie. Der Chirurg an der Konsole steuert den Operationsroboter.

Robotergestützte Chirurgie. Der Chirurg an der Konsole steuert den Operationsroboter.

Weil der Informationsfluss vom Chirurgen zum Robotersystem durch digitale Fernübertragung (online) erfolgt, ist es prinzipiell gleichgültig, ob sich der Operateur im Operationssaal vor Ort oder weit entfernt auf einem anderen Kontinent befindet.

Zusatzinfo

Telechirurgie. Die Steuerung einer Operation „online“ mit einem Robotersystem über große Entfernungen nennt man Telechirurgie. Im Jahr 2001 wurde die erste telechirurgische Operation am Menschen erfolgreich durchgeführt. Der französische Chirurg Jacques Marescaux steuerte aus New York ein Robotersystem in einer Straßburger Klinik, das die minimalinvasive Entfernung der Gallenblase ausführte.

Klinische Anwendung Mittlerweile wird eine Vielzahl von viszeralchirurgischen Einsätzen mithilfe eines Operationsroboters beschrieben. Tendenz steigend. Weitgehend durchgesetzt hat sich die Roboter-Chirurgie in der Urologie bei der radikalen Prostatektomie (DaVinci-System). Der enorme technische Aufwand und die hohen Kosten limitieren den Einsatz in anderen viszeralchirurgischen Regionen.

Bereits etabliert sind Robotersysteme, die definierte Phasen einer OP ohne Online-Anschluss bewältigen. Dazu gehören z.B. Fräsarbeiten an Knochen bei der Implantation von Gelenkprothesen. Dazu wird der computergesteuerte Apparat mit den Daten aus der präoperativen Diagnostik (CT) programmiert. Mit größter Präzision bohrt der Roboter Löcher in den Knochen. Die übrigen Operationsschritte werden dann vom Chirurgen manuell durchgeführt.

1.5 Chirurgie der Zukunft

Minimalinvasive Eingriffe mit und ohne Roboterunterstützung werden sich in Zukunft weiter durchsetzen. Kathetergesteuerte interventionelle Verfahren nehmen zu. Erkenntnisse der Molekularbiologie und Genforschung gewinnen für die chirurgische Entwicklung zunehmend an Bedeutung. Digitale Techniken bestimmen den Umgang mit Patientendaten.

1.5.1 Telemedizin und E-Health

Telemedizin bedeutet die digitale Übertragung von medizinischen Daten über eine größere Entfernung in Echtzeit. Die Überwachung von Patientendaten auf einer Normal- oder Intensivstation aus einem zentralen Beobachtungsraum über das hausinterne WLAN ist ein einfaches Beispiel für Telemedizin. Anspruchsvoller sind z.B. die digitale Erfassung und Beurteilung von Vitalparametern wie Puls, Blutdruck, Sauerstoffsättigung und Hirnströmen bei Astronauten durch das Bodenpersonal.

Die Telemedizin ergibt unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten. Beispiele:

In dünn besiedelten Gebieten (z.B. Norwegen oder bei den Flying Doctors in Australien) ist die Telemedizin weiter fortgeschritten als in Deutschland. Seit 2015 gibt es in Deutschland ein E-Health-Gesetz, das die elektronische Datenverarbeitung in der Gesundheit regeln soll. Bisher darf in Deutschland eine ärztliche Behandlung nicht ausschließlich über elektronische Medien erfolgen.

Elektronische Gesundheitskarte In Deutschland ist seit 1. Januar 2015 die elektronische Gesundheitskarte gültig. Sie soll 70 Mio. Versicherte mit 200 000 Ärzten, 21 000 Apothekern und 2 000 Krankenhäusern verbinden. Die Karte speichert Versichertendaten wie Name und Anschrift, mittelfristig auch Blutgruppe, Allergien, elektronische Arztbriefe, eine aktuelle Aufstellung eingenommener Medikamente und mehr. Die Daten sollen von den Kartelesegeräten in den Praxen und Krankenhäusern gelesen und digital mit den Daten bei der Krankenkasse abgeglichen werden.

1.5.2 Virtual Reality in der Medizin

Leistungsfähige Rechner können aus Schnittbilddatensätzen, die mittels CT oder MRT gewonnen werden, 3-dimensionale Bilder des Körpers rekonstruieren.

Mit der virtuellen Kolografie liegen erste Erfahrungen vor. Das Verfahren liefert Bilder ähnlich einer Koloskopie (Dickdarmspiegelung), ohne dass ein Gerät in den Darm eingeführt werden muss ( ▶ Abb. 1.5). Die hoch entwickelte „flight-tracking“-Software (ähnlich einem Flugsimulator) vermittelt den Eindruck der „fly-through“-Betrachtung, als würde der Untersucher durch das Kolon fliegen.

Abb. 1.5 Virtuelle Kolografie.

Abb. 1.5a Dickdarmpolyp in der konventionellen Endoskopie.

Dickdarmpolyp in der konventionellen Endoskopie.

Abb. 1.5b Dickdarmpolyp in der virtuellen Computerdarstellung.

Dickdarmpolyp in der virtuellen Computerdarstellung.

Ein methodisch bedingter Nachteil ist die fehlende Möglichkeit einer Gewebeentnahme (Biopsie) zur histologischen Untersuchung malignomverdächtiger Befunde (Polypen).

Pflegepraxis

Vorbereitende Maßnahmen. Die Vorbereitung des Patienten zur virtuellen Kolografie ist identisch mit der Vorbereitung bei der konventionellen Koloskopie (z. B. orthograde Darmspülung).

1.5.3 Tissue Engineering

Als Tissue Engineering bezeichnet man die Gewinnung lebenden Gewebes durch Züchtung im Labor. Man spricht auch von „Gewebezüchtung“ oder „Organ Engineering“.

Organ Engineering stellt eine neue Strategie zur Minderung des Organmangels für Transplantationen dar. Auf ein synthetisch hergestelltes Organgerüst (Matrix) werden menschliche Stammzellen aufgebracht, die sich in funktionsfähige Organzellen differenzieren. Derzeit wird mit dieser Methode bereits Knorpelgewebe gezüchtet und für Operationen z.B. am Knie eingesetzt. Fernziel ist die Züchtung transplantationsfähiger Organe, wie Herz, Lunge oder Leber, im Labor. Das Verfahren ist klinisch noch nicht einsetzbar.