Präzision in der Kniechirurgie: Robotik setzt neue Standards

Die Entwicklung von der computernavigierten Kniechirurgie hin zur präzisen Robotik markiert einen entscheidenden Fortschritt in der Endoprothetik. Während die Navigation bereits für eine verlässlichere Achsführung und reproduzierbare Ergebnisse sorgte, ermöglicht die moderne Robotik heute eine noch individuellere und exaktere Implantatpositionierung in Echtzeit. Diese technologische Weiterentwicklung ist besonders bedeutsam, da in Deutschland rund 20 Millionen Menschen von Kniearthrose betroffen sind – eine Erkrankung, die häufig zu starken Schmerzen und eingeschränkter Mobilität führt und nicht selten einen Gelenkersatz notwendig macht.

„In der Kniechirurgie hat sich in den vergangenen Jahren viel verändert – insbesondere durch den Übergang von der rein manuellen Implantation über die computernavigierte Operation hin zur modernen Robotik. Der Roboter ist dabei kein eigenständig operierendes System, sondern ein präzises Werkzeug, das den Operateur unterstützt. Er ermöglicht es, neue Konzepte der Knieendoprothetik mit höchster Genauigkeit umzusetzen: Grad‑ und millimetergenau werden Implantate so ausgerichtet, dass sie optimal zur individuellen Anatomie des Patienten passen.

Ziel ist ein insgesamt besseres funktionelles Ergebnis und eine höhere Patientenzufriedenheit. Die Robotik stellt damit eine Weiterentwicklung dar, die sowohl über die manuelle Technik als auch über die klassische Computernavigation hinausgeht. Während die Navigation bereits half, die räumliche Orientierung zu verbessern, erlaubt die Robotik eine noch präzisere Umsetzung der geplanten Schnitte und Implantatpositionen.

Trotz dieser technischen Fortschritte bleibt die Kontrolle vollständig beim Chirurgen – der Roboter führt keine Operation selbstständig durch, sondern unterstützt die Hand des Operateurs. Wie sich diese Systeme weiterentwickeln, ist offen. In einigen Ländern, etwa in Asien, sollen bereits Prototypen existieren, die operative Schritte autonom ausführen können.

Auch die Planung könnte künftig stärker durch künstliche Intelligenz beeinflusst werden, etwa indem sie Vorschläge macht oder den Operateur durch den Prozess leitet. Noch ist jedoch nicht absehbar, wie weit diese Entwicklung gehen wird und welche Rolle der Mensch langfristig im Operationssaal einnimmt“, schildert Dr. Stiebler am Anfang unseres Gesprächs. 

Die klinischen Vorteile entstehen vor allem dadurch, dass Robotik nicht nur „genauer schneidet“, sondern das Knie biomechanisch versteht, während der Operateur arbeitet. Echtzeitdaten zu Achsführung, Bandspannung und Stabilität verändern den Eingriff von einer rein anatomischen Rekonstruktion hin zu einer funktionellen Optimierung des Gelenks – und genau das spüren Patienten später im Alltag. 

„Die Computernavigation war lange eine fortschrittliche Technik in der Knieendoprothetik, wurde jedoch nie flächendeckend eingesetzt. Die meisten Knieprothesen werden bis heute manuell implantiert – mit Instrumenten, die am Knochen ausgerichtet werden, ohne dass sich Einstellungen grad‑ oder millimetergenau reproduzieren lassen. Gute Ergebnisse sind damit möglich, vor allem nach klassischen Konzepten der Knieendoprothetik. Doch moderne Konzepte verlangen deutlich mehr Präzision: Sie berücksichtigen unterschiedliche anatomische Phänotypen des Kniegelenks und deren individuelle Gelenklinien.

Diese anatomische Vielfalt lässt sich manuell nur schwer exakt nachbilden. Die Computernavigation war ein erster Schritt, um die Ausrichtung zu verbessern. Die Robotik geht jedoch weit darüber hinaus. Sie ermöglicht es, Implantate exakt an die individuelle Anatomie des Patienten anzupassen und moderne Konzepte mit höchster Präzision umzusetzen. Der Operateur erhebt mithilfe des Roboters erhebt intraoperativ in Echtzeit alle relevanten Daten – Beinachse, Bandspannung, Bewegungsumfang – und erstellt daraus ein digitales Modell des Kniegelenks. Auf dieser Grundlage können Größe und Position der Implantate digital geplant und anschließend millimetergenau umgesetzt werden.

Zusätzliche belastende Bildgebung wie CT oder MRT ist dafür nicht notwendig. Trotz dieser technischen Möglichkeiten bleibt der Roboter ein Assistenzsystem. Er operiert nicht selbstständig, sondern unterstützt den Chirurgen dabei, die geplante Ausrichtung exakt umzusetzen. Wie weit die Entwicklung autonomer Systeme gehen wird, ist offen. In einigen Ländern existieren bereits Prototypen, die operative Schritte selbstständig ausführen. Auch künstliche Intelligenz könnte künftig stärker in die Planung eingreifen und Vorschläge machen. Noch ist jedoch unklar, wie sich diese Technologien weiterentwickeln und welchen Einfluss sie langfristig auf die operative Praxis haben werden“, erläutert Dr. Stiebler und führt weiter aus: 

„Bei der robotergestützten Knieendoprothetik lässt sich die geplante Implantatposition zunächst digital simulieren. Das System zeigt in Echtzeit, wie sich unterschiedliche Winkelgrade auf die Beinachse, Beweglichkeit und Stabilität des Kniegelenks auswirken. So entsteht zunächst ein optimiertes digitales Ergebnis, das der Operateur anschließend in die operative Realität überträgt. Genau hier liegt der entscheidende Unterschied zur früheren Computernavigation. Mit der Navigation konnten ähnliche Planungen erstellt werden, doch die Umsetzung der Schnitte erfolgte vollständig manuell. Der Chirurg musste Resektionsblöcke exakt am Knochen montieren – ein aufwendiger Vorgang, bei dem bereits kleine Abweichungen bei der Befestigung oder beim Sägen zu Präzisionsverlusten führen konnten. Die Navigation unterstützte zwar die Ausrichtung, doch die Genauigkeit hing stark vom handwerklichen Geschick und der Erfahrung des Operateurs ab.

Die Robotik schließt diese Lücke. Nachdem die digitale Planung steht, führt der Chirurg weiterhin die Säge, aber der Roboterarm steuert die exakte Ebene, in der geschnitten werden darf. Resektionsblöcke entfallen, und das System verhindert Abweichungen vom geplanten Schnittverlauf. Dadurch wird eine reproduzierbare, millimetergenaue Präzision erreicht. Untersuchungen – unter anderem Kadaverstudien des Herstellers – zeigen, dass die Resektionsgenauigkeit des Systems deutlich höher ist als bei manuellen Techniken. Zudem gibt es Hinweise aus Studien und Prothesenregistern, dass bereits navigierte Knieprothesen länger halten und präziser implantiert sind als manuell eingesetzte. Daraus lässt sich ableiten, dass robotergestützte Systeme diesen Vorteil weiter ausbauen“.

Foto Velys mit BU: Robotergestützte Knieendoprothetik mit VELYS™‑System für maximale Präzision und individuelle Implantatpositionierung. 

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Robotik verbessert die Ergebnisse vor allem dort, wo die Anatomie schwierig ist – und sie stellt den Operateur vor die Aufgabe, aus vielen präzisen Datenpunkten die eine Konfiguration zu wählen, die dem Patienten langfristig die beste Funktion bietet.

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Der Roboter unterstützt den Operateur dabei, die Implantate nicht nur präzise auszurichten, sondern zeigt bereits während der Planung in Echtzeit, wie sich unterschiedliche Winkel auf Beweglichkeit und Stabilität des Kniegelenks auswirken. So lässt sich zunächst digital das bestmögliche Ergebnis herstellen. Erst wenn diese Planung stimmig ist, wird sie operativ umgesetzt. Genau hier liegt der wesentliche Unterschied zur früheren Computernavigation. 

Hierzu verdeutlicht Dr. Stiebler: „Mit der Navigation konnten ähnliche Planungen erstellt werden, doch die Umsetzung der Schnitte erfolgte vollständig manuell. Der Chirurg musste Resektionsblöcke exakt am Knochen montieren – ein aufwendiger Vorgang, bei dem bereits kleine Abweichungen bei der Befestigung oder beim Sägen zu Präzisionsverlusten führen konnten. Manche Operateure empfanden diese Technik als anspruchsvoll, weil sie ein sehr genaues, fast ,computerspielartiges´ Handling erforderte. Trotz Kontrolle der Schnitte blieb ein gewisser Toleranzbereich bestehen.

Beim Roboter entfällt dieser Unsicherheitsfaktor. Der Operateur führt zwar weiterhin die Säge, aber der Roboterarm steuert die exakte Ebene, in der geschnitten werden darf. Abweichungen vom geplanten Schnittverlauf sind dadurch praktisch ausgeschlossen. Die Präzision ist reproduzierbar und wurde in Kadaverstudien nachgewiesen, die eine deutlich höhere Genauigkeit im Vergleich zur manuellen Technik zeigen. Auch wenn direkte Vergleichsdaten zwischen Navigation und Robotik fehlen, gilt als gesichert, dass bereits navigierte Knieprothesen präziser implantiert sind und länger halten als manuell eingesetzte – ein Vorteil, den die Robotik voraussichtlich weiter verstärkt“ und schildert den Ablauf für den Patienten:

„Wenn die Diagnose gestellt ist und feststeht, dass ein Implantat notwendig wird, erhält der Patient in der Regel innerhalb von etwa sechs Wochen einen Operationstermin. Rund eine Woche vor dem Eingriff erfolgen die vorbereitenden Untersuchungen: das Gespräch mit dem Narkosearzt, die Einweisung in Hilfsmittel sowie die Organisation der Reha‑Maßnahme. Am Operationstag wird der Patient stationär aufgenommen und operiert. Die eigentliche OP dauert – auch wenn das Team sich noch in der Eingewöhnungsphase mit dem Roboter befindet – etwa eine bis eineinhalb Stunden.

Die Mobilisation beginnt bereits am Tag der Operation: erstes Aufstehen und erste Schritte sind, wenn möglich, noch am selben Tag vorgesehen. Spätestens am fünften Tag nach dem Eingriff wird der Patient entlassen und wechselt von zu Hause aus in die Reha. Die erste klinische Kontrolle findet nach drei Monaten statt, weitere Termine folgen nach einem Jahr und anschließend nach fünf Jahren. Die Organisation der Reha übernimmt der Sozialdienst der Klinik“. 

Die Robotik verändert die operative Lernkurve und die Entscheidungsfindung des chirurgischen Teams deutlich stärker als die klassische Implantation. Während bei der konventionellen Implantation die Erfahrung des Operateurs und anatomische Orientierungspunkte die Implantatausrichtung maßgeblich bestimmen, liefert die Robotik zusätzliche Echtzeitdaten zur Beinachse, Gelenkstabilität und Bandspannung.

Das chirurgische Team muss diese biomechanischen Zusammenhänge unmittelbar interpretieren und in die operative Entscheidung einbeziehen. Dadurch wird der Eingriff zwar anspruchsvoller, zugleich aber präziser und reproduzierbarer. 

„Der Einstieg in die robotergestützte Kniechirurgie folgt einer klaren Lernkurve. Bevor das Team überhaupt am Patienten arbeitet, stehen zunächst theoretische und praktische Einweisungen durch den Hersteller an. Dazu gehören Schulungen zu Funktionsweise, Systemlogik und Sicherheitsmechanismen.

Anschließend folgt ein praktischer Kurs, bei dem an Kunstknien operiert wird. Erst nach dieser intensiven Trainingsphase erhalten die Operateure ein Zertifikat, das sie zur Nutzung des Systems befähigt. Im Krankenhaus wird das Gelernte weiter vertieft. Die ersten Eingriffe erfolgen immer unter Begleitung eines erfahrenen Systembetreuers der Firma, der sowohl das OP‑Team als auch die Operateure unterstützt.

Denn nicht nur der Chirurg muss das System sicher beherrschen – auch das gesamte OP‑Personal muss mit Aufbau, Bedienung und Abläufen vertraut sein. Dafür gibt es eigene Schulungen, in denen alle Beteiligten Schritt für Schritt eingearbeitet werden“, so Dr. Stiebler. 

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Robotische Knieoperationen ermöglichen eine extrem präzise Ausrichtung der Prothese – und das grad- und millimetergenau. Das verbessert die Gelenkmechanik, verhindert Fehlbelastungen und sorgt für ein natürlicheres Bewegungsgefühl durch eine harmonischere Bandspannung. Patienten profitieren früh: Studien zeigen weniger Schmerzen, schnellere Mobilisation und bessere frühe Funktionswerte. Dazu gehören: 

• KOOS – Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score: bewertet Schmerzen, Alltagstätigkeiten, Sportfähigkeit und Lebensqualität.
• WOMAC – Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index: misst Schmerzen, Steifigkeit und Funktion im Alltag. 

Erste Registerdaten deuten darauf hin, dass robotisch implantierte Knie – besonders bei komplexen Fällen – stabiler sitzen und seltener revidiert werden müssen. Robotik verbindet damit reproduzierbare Präzision mit einer individuellen Anpassung an die persönliche Anatomie – ein Vorteil für die frühe Erholung und die langfristige Haltbarkeit der Prothese.

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Ein Endoprothetikzentrum integriert moderne Robotik nicht einfach als zusätzliches Gerät, sondern als durchgängigen Prozess, der Planung, OP‑Ablauf, Teamkommunikation und Qualitätssicherung verändert. Der entscheidende Schritt besteht darin, Robotik nicht als „technisches Add‑on“, sondern als neuen klinischen Standard zu etablieren, der alle Beteiligten – vom OP‑Team bis zur Nachsorge – einbindet. 

„Die Robotik wird künftig nicht nur in der Primärversorgung, sondern auch in der Revisionschirurgie eine Rolle spielen. Auch wenn das Team damit erst seit kurzer Zeit arbeitet und noch keine Revision durchgeführt wurde, ist absehbar, dass der Roboter hier einen festen Platz finden wird. Schon jetzt zeigt sich, dass er bei komplexen Ausgangssituationen klare Vorteile bietet. Ein aktueller Fall verdeutlicht das: Der Patient weist einen Defekt an der Innenseite des Schienbeinkopfes auf, der mit einer Standardprothese möglicherweise nicht ausreichend adressiert werden kann. In solchen Situationen muss intraoperativ entschieden werden, ob sich der Defekt durch eine bewusst gewählte, leicht abweichende Ausrichtung der Schienbeinkomponente ausgleichen lässt oder ob eine Stufe reseziert und ein Metallaugment eingesetzt werden muss, um die Komponente stabil zu unterfüttern.

Manuell ist eine solche Feinanpassung zwar möglich, aber deutlich schwieriger. Bestimmte Winkel – etwa eine geplante Abweichung von bis zu fünf Grad – lassen sich ohne technische Unterstützung kaum exakt einstellen, weil die Orientierung im Raum begrenzt ist. Der Roboter hingegen ermöglicht eine gradgenaue Umsetzung und führt die Säge exakt in der gewünschten Ebene. Dadurch steigt die Präzision erheblich“, betont Dr. Stiebler und führt weiter aus: 

„Grundsätzlich gibt es kaum Situationen, in denen man bewusst auf die Robotik verzichten würde. Sollte das System einmal nicht verfügbar sein, kann der Eingriff selbstverständlich auch manuell durchgeführt werden. Doch im Normalfall profitiert nahezu jeder Patient von der höheren Genauigkeit des robotergestützten Vorgehens. Eine Ausnahme bilden individualisierte Implantate, die speziell für einzelne Patienten angefertigt werden. Diese werden weiterhin manuell implantiert, da sie mit personalisierten Resektionsblöcken arbeiten und nicht mit dem Roboter kompatibel sind“. 

In Schwalmstadt werden jährlich rund 200 bis 300 Knieprothesen implantiert. Der VELYS™-Roboter ist erst seit dem 14. April im Einsatz und damit noch ganz neu im klinischen Alltag. Für das Team ist das natürlich eine spannende Phase, auch wenn der Schritt nicht so groß ausfällt wie für Kliniken, die zuvor ausschließlich manuell operiert haben.

Foto Operation Velys mit BU: Operation mit dem Velys-Roboter

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Systeme wie VELYS™ arbeiten in einem virtuellen Sicherheitskorridor: Die Säge darf nur in der Ebene schneiden, die vorher digital festgelegt wurde. Abweichungen sind praktisch ausgeschlossen. So lassen sich Beinachse, Rotation und Schnitthöhen im Submillimeter‑ und Subgradbereich einhalten – eine Genauigkeit, die manuell oder rein navigiert kaum erreichbar ist. VELYS™ ist kein autonomer Roboter, sondern ein Assistenzsystem: Der Operateur behält jederzeit die Kontrolle. Das System erstellt während der OP ein patientenspezifisches 3D‑Modell, misst kontinuierlich Achsführung und Bandspannung und simuliert verschiedene Implantatpositionen, bevor überhaupt geschnitten wird. So wird die biomechanisch beste Variante ausgewählt. Ein weiterer Vorteil: VELYS™ benötigt keine CT‑ oder MRT‑Planung im Vorfeld. Das Modell entsteht direkt im OP, ohne zusätzliche Strahlenbelastung und ohne aufwendige Vorbereitung.

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Hierzu schildert Dr. Stiebler zum Abschluss unseres Gesprächs: „Durch die langjährige Erfahrung mit der Computernavigation war vieles bereits vertraut – die Denkweise, die Planungsschritte, die digitale Ausrichtung. Neu ist vor allem die Arbeit mit dem Roboterarm und den damit verbundenen Abläufen, die eine gewisse Umstellung und Lernbereitschaft erfordern. Für Teams ohne Navigationserfahrung wäre dieser Technologiesprung deutlich größer, weil sich die gesamte operative Logik verändert. Mit Blick auf die Zukunft spielt auch künstliche Intelligenz eine Rolle. Sie könnte die intraoperative Planung unterstützen, Entscheidungen vereinheitlichen und dem Operateur Vorschläge machen, ohne ihm die Verantwortung abzunehmen.

Langfristig stellt sich die Frage, wie weit diese Entwicklung gehen wird. Schon heute existieren Systeme wie der Da‑Vinci‑Roboter, bei denen Operationen theoretisch über große Distanzen hinweg gesteuert werden können – etwa ein Patient in Deutschland und ein Operateur in New York. Technisch ist das bereits möglich, auch wenn stabile Verbindungen und Sicherheitsaspekte eine große Rolle spielen. Für die aktuellen Knie‑Roboter ist das noch kein Thema, doch die Entwicklung schreitet rasant voran. Welche Möglichkeiten in zehn Jahren Realität sein werden, lässt sich heute kaum abschätzen“. 

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• Chefarzt der Orthopädie und Unfallchirurgie, Leiter des Endoprothetikzentrums und Spezialistam Asklepios Klinikum Schwalmstadt.
• Robotergestützte Knieendoprothetik mit VELYS™‑System für maximale Präzision und individuelle Implantatpositionierung.
• Minimalinvasive Hüftchirurgie mit AMIS‑Verfahren für schnelle, muskelschonende Rehabilitation.
• Breites Prothesenspektrum: Teil‑ und Totalendoprothesen, achsgeführte Systeme, maßgefertigte Implantate.
• Hohe Expertise in Schulterprothesen inklusive inverser und Kurzschaft‑Systeme.
• Erfahrener Revisionschirurg für komplexe Wechseloperationen.
• Zertifizierte Qualität mit jährlich Hunderten Implantationen und streng geprüften Standards.
• Akademisch engagierter Ausbilder