Bewertung des EndoR-Systems bei ESD für kolorektale Läsionen

Hintergrundinformationen

1. Zweck des Systems 1.1. Gerätename Das EndoR Surgical System ist eine Master-Slave-Roboterplattform für die endoskopische Chirurgie mit flexiblen Doppelarmen und einem kognitiven Steuerungssystem.

   1.2. Beabsichtigte Indikationen und Verwendung Das EndoR Surgical System ist ein fortschrittliches endoskopisches chirurgisches Robotersystem, das entwickelt wurde, um Chirurgen und Endoskopiker bei der Durchführung endoskopischer Eingriffe zu unterstützen. Es handelt sich um ein System, das sowohl Visualisierung als auch therapeutischen Zugang zum Gastrointestinaltrakt (GI-Trakt) bei Erwachsenen für endoskopische Operationen bieten soll, um die Visualisierung zu verbessern und möglicherweise die Eingriffszeit und technische Komplexität zu reduzieren.

   Umfassende Richtlinien für die Vorbereitung und Bedienung des EndoR Surgical Systems sind in der Gebrauchsanweisung (IFU) enthalten. Die IFU wird an alle Prüfer verteilt und während der Schulung vor Beginn jeglicher Eingriffe besprochen.

   1.3. Produktbeschreibung Das EndoR Surgical System besteht aus zwei Teilen: der Patientenseite und der Chirurgenseite, wie in Abbildung 1 dargestellt. Auf der Patientenseite befinden sich vier Hauptkomponenten: eine Verarbeitungseinheit, ein Roboter-Träger, eine Antriebseinheit und ein Overtube-System mit Instrumenten. Auf der Chirurgenseite befinden sich drei Hauptkomponenten: eine Master-Konsole, ein Operationsmonitor und ein ergonomischer Chirurgenstuhl.

   Auf der Chirurgenseite ist die Master-Konsole die primäre Schnittstelle des Chirurgen mit dem EndoR Surgical System. Sie verfügt über intuitive Steuerungen, die es dem Chirurgen ermöglichen, die Roboterinstrumente aus der Ferne mit hoher Präzision zu steuern. Die Konsole überträgt Echtzeitbefehle an die Verarbeitungseinheit auf der Patientenseite. Der Operationsmonitor zeigt hochauflösende, Echtzeit-Videofeeds von der endoskopischen Kamera und anderen Bildquellen. Er bietet dem Chirurgen eine klare und detaillierte Sicht auf das Operationsfeld und ermöglicht so eine präzise Navigation und Entscheidungsfindung während des gesamten Eingriffs. Der ergonomische Chirurgenstuhl ist so konzipiert, dass der Komfort des Bedieners maximiert und die Ermüdung während längerer Eingriffe minimiert wird. Er verfügt über verstellbare Stützen für die Haltung und Armlehnen für Stabilität bei der Bedienung der Konsole. Ein Fußpedal des Elektrokautergeräts wird üblicherweise in der Nähe des Chirurgenstuhls platziert, um die Elektrokauterwirkung des Dissektor-Manipulators zu steuern.

   Auf der Patientenseite dient die Verarbeitungseinheit als zentrales „Gehirn“ des Systems. Sie empfängt Befehle von der Chirurgenkonsole, interpretiert Eingangssignale und koordiniert die Aktionen aller Roboter-Komponenten. Diese Einheit integriert Echtzeit-Datenverarbeitung, Sicherheitsalgorithmen und Systemdiagnosen, um präzise und synchronisierte Bewegungen während der Operation zu gewährleisten. Der Roboter-Träger ist eine stabile Plattform, die entwickelt wurde, um die endoskopischen Instrumente am Patientenbett sicher zu positionieren und zu stützen. Er bietet den strukturellen Rahmen für die Montage der Antriebseinheit und des endoskopischen Overtube-Systems und kann für eine optimale Ausrichtung mit der Anatomie des Patienten angepasst werden. Der Träger bietet drei Standardbewegungen, um die Feinjustierung der Instrumentenausrichtung zu ermöglichen: Translation entlang der Overtube-Achse, Rotationsbewegung entlang der Overtube-Achse sowie Auf-Ab- und Links-Rechts-Bewegung. Die Antriebseinheit enthält die Aktoren und Motoren, die die Bewegung der Instrumente physisch steuern. Sie wandelt digitale Befehle von der Verarbeitungseinheit in mechanische Aktionen um, wie z. B. Rotation, Einführung oder Artikulation der endoskopischen Werkzeuge. Das flexible endoskopische Overtube-System ist entwickelt, um das Endoskop und die Instrumente beim Vorschieben in den Gastrointestinaltrakt des Patienten zu führen und zu schützen. In das Overtube integriert sind Instrumente, die komplexe chirurgische Aufgaben wie Gewebedissektion und -retraktion durchführen können. Das endoskopische Overtube-System verbessert die Stabilität und Präzision während endoskopischer Eingriffe.

   Die Verbindung zwischen dem Overtube und der Antriebseinheit umfasst zwei Befestigungsmechanismen. Der erste ist ein Rotationsbefestigungsmechanismus, der es ermöglicht, das Overtube axial anzuschließen, sodass die Ausrichtung vor der Installation der Instrumente gewählt werden kann. Dieses Design berücksichtigt chirurgische Szenarien, in denen das Behandlungsgebiet ausgedehnt ist und bei konventionellen Endoskopen typischerweise eine Umlagerung des Patienten während des Eingriffs erforderlich wäre. Stattdessen erlaubt der Rotationsmechanismus dem Overtube, sich zu drehen und in vier verschiedenen Winkeln sicher zu verriegeln, wodurch die chirurgische Haltung des Manipulators optimiert wird, ohne den Patienten bewegen zu müssen. Diese Funktion rationalisiert den Arbeitsablauf und verkürzt die gesamte Eingriffszeit, indem unnötige Einrichtungsschritte entfallen. Der zweite ist ein Schiebebefestigungsmechanismus, der es ermöglicht, das Overtube von der Seite der Antriebseinheit anzuschließen. Dieser Mechanismus wird bei normalen Betriebsabläufen nicht verwendet, sondern nur in Notfallsituationen, z. B. wenn das Overtube sofort vom Patienten entfernt werden muss.

   Der aktive Biegeabschnitt des endoskopischen Overtubes wird durch Knoten gesteuert. Es werden zwei Biegerichtungen bereitgestellt (Pitch- und Yaw-Richtung), und die Biegungswinkel jeder Richtung können durch Ziehen des Knotens in die Richtung aus der Antriebseinheit verriegelt werden. Der endoskopische Kanal ermöglicht die Verwendung einer endoskopischen Kamera innerhalb des Systems und bietet einen klaren Blick auf den Operationsort. Die entkoppelte Bewegung zwischen Kamera und Instrumenten verbessert weiterhin das Sichtfeld und die visuelle Stabilität.

2. Ergebnisse aus präklinischen Studien 2.1. Hintergrund der Erkrankung und endoskopischer Verfahren Gastrointestinale Krebserkrankungen sind weltweit häufige und bedeutende Ursachen für Krebstodesfälle. GI-Krebserkrankungen entwachsen der Mukosaschicht. Wenn prämaligne und frühe Krebserkrankungen frühzeitig und en bloc entfernt werden, bevor sie sich auf Lymphknoten ausbreiten, können die Überlebensraten verbessert werden.

   Endoskopische Mukosaresektion (EMR) und endoskopische Submukosadissektion (ESD) wurden als minimalinvasive, organerhaltende Methoden zur Entfernung prämaligner und früher gastrointestinaler Krebserkrankungen entwickelt. Während EMR für kleinere Läsionen geeignet ist, wird ESD typischerweise für größere Läsionen benötigt. ESD bietet den Vorteil einer höheren Rate an vollständiger, einstückiger Resektion, die im Vergleich zu EMR mit einem geringeren Risiko für lokales Rezidiv verbunden ist. Allerdings ist ESD ein technisch komplexes Verfahren mit einem höheren Risiko für Komplikationen wie Perforation und Blutung.

   Konventionelle ESD wird mit einem flexiblen Endoskop mit einem einzelnen Instrumentenkanal durchgeführt, um Zugang zum Gastrointestinaltrakt zu erhalten. Dieser Aufbau birgt mehrere Herausforderungen, darunter Schwierigkeiten, das Endoskop in einer stabilen Position zu halten, begrenzte Möglichkeiten, eine effektive Gewebetraktion zu bieten, und häufige intraprozedurale Blutungen. Infolgedessen erfordert ESD ein hohes Maß an technischem Können von Chirurgen.

   2.2. Zusammenfassung der präklinischen Studien Das EndoR Surgical System wurde entwickelt, um diese Herausforderungen anzugehen, mit dem Ziel, Chirurgen zu ermöglichen, mit zwei chirurgischen Instrumenten mit verbesserter Geschicklichkeit und einem breiteren Bewegungsspektrum zu operieren. Sowohl präklinische Ex-vivo-Studien als auch In-vivo-Studien wurden bei der Entwicklung dieses chirurgischen Systems durchgeführt.

   Sechs präklinische Ex-vivo-Studien wurden zwischen 2015 und 2023 im Schweinemagen durchgeführt, und elf präklinische In-vivo-Studien wurden zwischen 2016 und 2024 in lebenden Schweinemodellen mit Läsionsstellen im Magen, Rektum und linken Kolon durchgeführt. Diese präklinischen Studien wurden im LASEC-PWH, MISSC-PWH und im Hybrid-Operationssaal des Multi-Scale Medical Robotics Center (MRC) durchgeführt.

   I. Präklinische (Ex-vivo-) Studie Sechs präklinische Ex-vivo-Studien wurden zwischen 2015 und 2023 durchgeführt, von der anfänglichen Entwicklung der Roboterarme bis zur voll funktionsfähigen Roboterplattform. Alle Studien verwendeten Schweinemagenpräparate in einem Tischaufbau.

   II. Präklinische (In-vivo-) Studie Elf präklinische In-vivo-Studien wurden zwischen 2016 und 2024 durchgeführt. Alle Studien wurden in lebenden Schweinemodellen mit einem Gewicht zwischen 30 und 55 kg durchgeführt. Die chirurgischen Stellen umfassten den Magen, das Rektum und das linke Kolon. Alle Studien wurden unter Aufsicht klinischer Experten durchgeführt und in einem registrierten präklinischen Labor durchgeführt. Den Schweinemodellen wurden vor den Eingriffen Analgetika zur Schmerzlinderung verabreicht, und sie wurden vor Ende der Studie eingeschläfert, wenn sie eine ernsthafte Verletzung erlitten oder Anzeichen von starken Schmerzen oder Leiden zeigten. Die Sauerstoffsättigung und Herzfrequenz wurden während der Studien überwacht, und die Schweinemodelle wurden durch Überdosierung von Anästhetikum eingeschläfert.

   Basierend auf Daten aus den Ex-vivo- und In-vivo-Experimenten können zwei Schlussfolgerungen gezogen werden:

   i) Nach mehreren Trainingssitzungen wurde die Leistung des Bedieners konsistenter und effizienter.

   ii) Die Dissektionsrate stieg mit zunehmender Dissektionsfläche, ein Phänomen, das bei konventionellen Verfahren mit einem einzelnen Endoskop und Dissektionswerkzeug nicht beobachtet wurde.

3. Potenzielle Risiken und Vorteile Aus den in den präklinischen Studien demonstrierten Ergebnissen ermöglicht das EndoR Surgical System eine größere Geschicklichkeit und Präzision bei der Handhabung von Instrumenten, was insbesondere bei größeren Läsionen vorteilhaft ist. Diese Präzision kann zu einer effektiveren Dissektion und reduzierter Schädigung des umgebenden Gewebes führen. Dies kann auch das Risiko von mit ESD verbundenen Komplikationen verringern. Durch die Minimierung von Traumata an benachbarten Strukturen kann die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Ereignissen wie Blutung oder Perforation erheblich gesenkt werden. Patienten können kürzere Erholungszeiten erfahren, was zu verbesserter Zufriedenheit und Ergebnissen beiträgt. Da das Risiko von Komplikationen abnimmt, könnten endoskopische Verfahren wie ESD für eine breitere Patientengruppe zugänglich werden.

   Obwohl die Durchführung von ESD allgemein als sicher gilt, bleibt es ein technisch anspruchsvolles Verfahren, auch mit Unterstützung des chirurgischen Robotersystems. Der Einsatz chirurgischer Roboter birgt das Risiko von Gerätefehlfunktionen, die zu Komplikationen während des Eingriffs führen können. Darüber hinaus können technische Probleme zu Verzögerungen führen, die möglicherweise die Patientensicherheit beeinträchtigen.

   Die behandelnden Ärzte werden die Probanden nach Bedarf überwachen und untersuchen und sorgfältig darauf achten, die Sicherheit der Probanden zu gewährleisten. Im Falle einer unerwünschten Reaktion werden geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen, und der Schwerpunkt wird darauf gelegt, die Sicherheit der Probanden zu gewährleisten, während die Ursache der Reaktion untersucht wird.

4. Dauer der Studie und Nachbeobachtungszeitraum Die Gesamtdauer dieser Studie beträgt zwei Jahre. Die Rekrutierungsphase wird voraussichtlich innerhalb von etwa einem Jahr abgeschlossen sein und sechs Probanden umfassen. Nach der Entlassung finden Nachuntersuchungen der Probanden für diese Studie in der vierten bis sechsten Woche, sechsten bis achten Monat und zwölften bis vierzehnten Monat nach klinischer Indikation statt. Alle in diese Studie eingeschlossenen Probanden erhalten anschließend auch klinische Nachsorge und Überwachung gemäß den Standardklinikprotokollen.

5. Compliance

   Diese Studie wird in Übereinstimmung mit folgenden Richtlinien und Vorschriften durchgeführt:

   • International Council for Harmonization (ICH) Guideline on Good Clinical Practice (ICH E6)
   • Deklaration von Helsinki
   • ISO 14155:2011 – Klinische Prüfung von Medizinprodukten am Menschen (Gute Klinische Praxis)
   • Alle anwendbaren lokalen gesetzlichen und regulatorischen Anforderungen, soweit zutreffend
6. Studienpopulation Diese Studie wird sechs erwachsene Patienten mit oberflächlichen kolorektalen Läsionen rekrutieren, die für eine endoskopische Submukosadissektion (ESD) geplant sind.

Studienziel und Zweck

1. Ziel Das Ziel dieser Studie ist es, die Sicherheit und Leistung des EndoR Surgical Systems für die Behandlung von Patienten mit kolorektalen malignen Läsionen zu bewerten. Technischer Erfolg, klinischer Erfolg und etwaige unerwünschte Ereignisse werden aufgezeichnet.
2. Zweck Der Zweck dieser Studie ist es, das EndoR Surgical System an menschlichen Probanden zu evaluieren. Das EndoR Surgical System ist für endoskopische Eingriffe im Gastrointestinaltrakt (GI-Trakt) durch die natürlichen Körperöffnungen entwickelt, mit dem Ziel, ein zuverlässiges, minimalinvasives System zu etablieren, das die Patientenergebnisse verbessert.
3. Hypothese Das EndoR Surgical System ist sicher und wirksam für den Einsatz bei der kolonischen endoskopischen Submukosadissektion.