Welche Vorteile bringt der Einsatz von 3-D-Kameras in der gynäkologischen Laparoskopie?

Zusammenfassung

Einleitung In der gynäkologischen Chirurgie sind minimalinvasive Operationsmethoden zunehmend auf dem Vormarsch. Die Erweiterung des laparoskopischen OP-Spektrums resultiert u. a. aus einer zunehmenden Verbesserung der Bildgebung. In dieser Arbeit wird untersucht, welche praktischen Vorteile der Einsatz von 3-D-Kameras in der operativen Routine mit sich bringt.

Material und Methoden Es wurden 2 unterschiedliche 3-dimensionale Kamerasysteme mit einem 2-dimensionalen HD-System verglichen. Direkt postoperativ wurden hierzu die Erfahrungen der Operateure mittels Fragebogen erhoben.

Ergebnisse Im Vergleich zum 2-D-Kamerasystem ergaben sich signifikante Vorteile durch die Verwendung von 3-D-Kamerasystemen beim Nähen und Schneiden von Strukturen. Dagegen waren die Vorteile beim Koagulieren nur gering. Die allgemeinen Sichtverhältnisse und insbesondere die Tiefendarstellung des Raumes war durch die Verwendung von 3-D-Kameras signifikant verbessert im Vergleich zum 2-dimensionalen Bild. Dagegen zeigte sich in der Bildbreitendarstellung kein signifikanter Vorteil der stereoskopischen Kameras. Die Darstellung von Adhäsionen und nervalen Strukturen des Retroperitoneums zeigte sich bei 3-D-Kameras signifikant verbessert. Diese Signifikanz war bei Gefäßen, Ureter, Uterus und Ovarien nicht gegeben.

Schlussfolgerung Durch die räumliche Tiefendarstellung ergaben sich besonders signifikante Vorteile gegenüber 2-dimensionalen Kameras bei der Darstellung feiner anatomischer Strukturen. Mit dem Einsatz von 3-D-Kameras wird dem Operateur ein dem realen Situs näheres Monitorbild vermittelt. Daraus resultiert eine Erleichterung des laparoskopischen Operierens.

Schlüsselwörter

Laparoskopie - 3-D - Vorteil - klinischer Nutzen

Einleitung

In den letzten Jahren sind in der gynäkologischen Chirurgie minimalinvasive Operationsmethoden stark auf dem Vormarsch. In verschiedenen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die minimalinvasive Chirurgie bei leichten und mittelschweren Eingriffen Vorteile im Vergleich zur offenen Chirurgie zeigt [1], [2], [3], [4], [5].

Die Erweiterung des laparoskopischen Operationsspektrums ist zu einem großen Teil der Weiterentwicklung der technischen Geräte zu verdanken. Hierzu zählen zum einen besondere Instrumente, wie bspw. Ultraschallscheren, zum anderen ist aber vor allem die Verbesserung der optischen Darstellung zu nennen. Mit der Einführung von HD-(= high-definition-)Kameras und Monitoren verbesserte sich die Darstellung der anatomischen Strukturen, was vom Operateur als vorteilhaft empfunden wird und die operative Sicherheit erhöht [6].

Der erste Einsatz eines 3-dimensionalen Kamerasystems in der Gynäkologie erfolgte bereits im Jahre 1993 [7]. Die stereoskopische, also 3-dimensionale (= 3-D) Sicht, führte hierbei zu einer signifikanten Verkürzung von Operationsschritten. Diese Zeitersparnis ist besonders bei komplexen Tätigkeiten erkennbar [8].

Mit dem Einsatz des DaVinci-Operationsroboter-Systems wurde auch erstmalig breitflächig ein 3-D-Kamerasystem in der endoskopischen Chirurgie verwendet. Dieses System zeigt sich als kostenintensive Alternative zur offenen bzw. laparoskopischen Chirurgie.

So wurde errechnet, dass bspw. die Mehrkosten bei einer Pyeloplastik, die mittels Roboter anstatt laparoskopisch durchgeführt wurde, um 20 % höher liegen, bei ausreichend großer Fallzahl [9].In zunehmendem Maße sind nun auch unterschiedliche 3-D-Kamerasysteme für die konventionelle laparoskopische Chirurgie verfügbar.

In unserer Klinik wird das gesamte laparoskopische Spektrum, bis hin zur radikalen Karzinomchirurgie, angeboten. Diese Eingriffe werden überwiegend mittels 2-D-Videosystemen durchgeführt, wobei aber auch der DaVinci-Operationsroboter verwendet wird.

Aus Sichtweise der Patientinnen ergeben sich durch das minimalinvasive Vorgehen deutliche Vorteile, wie reduzierte postoperative Schmerzen mit einem niedrigeren Analgetikaverbrauch, eine kürzere Hospitalisierungsdauer, eine schnellere Rückkehr zu den alltäglichen Aktivitäten und nicht zuletzt auch ein besseres kosmetisches Ergebnis [10], [11].

Trotz der Vorteile der laparoskopischen Chirurgie für die Patientin ergeben sich doch eine Reihe von Nachteilen aus Sicht des Operateurs, wie die reduzierten Bewegungsgrade und die eingeschränkte Ergonomie der Instrumente, was insgesamt für den Operateur mit einem vermehrten Stress einhergeht [11], [12], [13]. Diese erhöhte Belastung für den Operateur kann durch technische Neuerungen reduziert werden. Um zu überprüfen, ob und in welchen operativen Situationen 3-D-Kameras Vorteile erbringen, wurden von uns 2 3-D-Kamerasysteme getestet. Unter experimentellen Bedingungen konnten bereits mehrfach die Vorteile von 3-D-Laparoskopiesystemen in Bezug auf Präzision und Effizienz gezeigt werden [14], [15], [16], [17], [18], [19]. In unserem Fall erfolgte der Einsatz unter realen alltäglichen Operationsbedingungen.

Bei den operativen laparoskopischen Fähigkeiten sind 2 Voraussetzungen von höchster Bedeutung. Zum einen die Umsetzung einer 2-D-Information in einen 3-D-Situs und zum anderen die psychomotorische Hand-Augen-Koordination [20].

Ziel dieser Untersuchung war es, die Alltagstauglichkeit von 3-D-Kamerasystemen zu testen und zu eruieren, ob und in welchen Operationssituationen die 3-D-Darstellung Vorteile im Vergleich zur 2-D-Darstellung bietet.

Material und Methoden

Testmodalitäten

Es wurden 2 3-D-Kamerasysteme von insgesamt 5 erfahrenen Operateuren getestet.

Nachdem alle 5 Operateure jeweils eine Geräteschulung durch einen Produktmanager der jeweiligen Firma erhalten hatten, erfolgte eine 3-wöchige Eingewöhnungsphase. In dieser Phase wurden von den geschulten Operateuren Eingriffe aller Schwierigkeitsgrade vorgenommen, um eine gewisse Routine im Umgang mit den Kamerasystemen zu entwickeln und sich an die 3-D-Darstellung der Strukturen zu gewöhnen.

Danach erfolgte dann die eigentliche Testphase, in der beide Systeme über mehrere Wochen nacheinander im täglichen Routineeinsatz waren.

Die Systeme wurden bei Operationen unterschiedlichster Schwierigkeitsgrade eingesetzt. Die Operateure füllten nach jeder Operation einen Fragebogen aus. Hier war es möglich, außer den Antworten auf die schon vorgegebenen Fragen noch einen freien Kommentar zur verwendeten Optik anzufügen.

Insgesamt wurden mit beiden 3-D-Kamerasystemen 257 Operationen durchgeführt. Davon wurden mit der 3-D-Kamera der Firma Storz 134 und mit der der Firma Aesculap 123 Operationen vorgenommen. Mit dem 2-D-System der Firma Storz waren es 146 Eingriffe ([Abb. 1]).

Abb. 1  Anzahl der mit den verschiedenen Systemen durchgeführten Operationen; System 1 = 3-D-System Storz, System 2 = 3-D-System Aesculap; 2-D-HD-System Storz.

Eingesetzte Laparoskopiesysteme

Bei den getesteten Systemen handelte es sich um das Karl Storz 3-D-System (Karl Storz GmbH & Co. KG, Tuttlingen), im Verlauf als System 1 bezeichnet, und das Einstein Vision System® (Aesculap AG & Co. KG, Tuttlingen/B. Braun Melsungen AG, Melsungen), als System 2. Beide Systeme sind mittlerweile in modifizierten Versionen erhältlich, sodass durch diesen Artikel keiner der Anbieter einen Nachteil erfahren kann. Das System von Aesculap wurde sogar deutlich modifiziert, sodass jetzt die Kameraführung mittels Roboterarm hier entfällt. Bei der Kameraführung unterscheiden sich die beiden getesteten Systeme grundsätzlich. Die Kamera des Einstein Vision Systems von Aesculap wurde mittels steril überzogenem Roboterhaltearm geführt, der per Fernbedienung gesteuert wurde, während die 3-D-Kamera der Firma Storz freihändig geführt wurde.

Befragungsmodalitäten

Der Fragebogen bestand aus 9 Hauptfragegruppen. Diese waren z. T. nochmals untergliedert, sodass insgesamt 18 Punkte abgefragt wurden ([Tab. 1]).

Kameraführung

Sicht

allgemeine Sicht Bildtiefe Bildbreite

manuelle Tätigkeiten

Nähen Koagulieren Schneiden

Darstellung anatomischer Strukturen

Gefäße Ureter Uterus Ovarien Adhäsionen Retroperitoneum

Bewegung

Beschlagen der Optik

Endbeurteilung im Vergleich zu 2-D-Systemen

Autofokusfunktion (wurde nur von einem System angeboten)

Instrumentierung

Die Beurteilung der verschiedenen Punkte erfolgte anhand einer Bewertung von 1 bis 5. Der Wert 1 stellte eine deutliche Verbesserung und die Bewertung von 5 eine Verschlechterung dar. Die Systeme wurden jeweils nacheinander im Routinebetrieb eingesetzt.

Statistische Methoden

Die statistische Auswertung wurde mit dem Programm SOFA-Statistics Version 1.4.1 durchgeführt. Die Auswertung der normalverteilten Gruppen erfolgte mit dem Mann-Whitney U-Test, dem exakten Test nach Fisher sowie dem χ²-Test.

Ergebnisse

Bewertung Kameraführung

Obwohl beide Kamerasysteme in ihrem Grundaufbau sehr unterschiedlich waren, zeigten sich doch vergleichbare Bewertungen. Das Aesculap-System wies einen Mittelwert von 2,37 (Median = 2; SD = 0,90) im Vergleich zur Storz-Einheit mit einem fast identischen Mittelwert von 2,38 (Median = 2; SD = 0,99) auf. Diese Werte waren mit einem p-Wert von 0,853 nicht signifikant different.

Da sich das 3-D-System der Firma Storz vom äußeren Aufbau nicht wesentlich vom 2-D-System der gleichen Firma unterschied, wurde hier die Kameraführung des 2-D-Systems nicht extra ausgewertet. Aus den freien Kommentaren ging hervor, dass die 3-D-Kamera im Vergleich zur 2-D-Kamera eine stärkere Wärmeentwicklung zeigte, was wiederholt als unkomfortabel empfunden wurde.

Bewertung manueller Tätigkeiten

Bei den manuellen Tätigkeiten wurden durch den Fragebogen die Koagulation, das Durchtrennen von Strukturen und das Nähen abgefragt.

In [Tab. 2] sind die Mittelwerte und p-Werte beider verwendeter 3-D-Systeme für diese Tätigkeiten aufgeschlüsselt. Hier ist erkennbar, dass es zwischen beiden Systemen keinen signifikanten Unterschied im Bereich der manuellen Tätigkeiten gibt.

	MW System 1	MW System 2	p-Wert
Nähen	1,63	1,67	0,83
Schneiden	1,71	1,77	0,86
Koagulieren	2,52	2,42	0,73

[Tab. 3] stellt die Bewertungen der manuellen Operationsprozeduren mit den 3 Systemen dar. Beim Vergleich von System 1 mit dem 2-D-HD-System ist erkennbar, dass das Nähen mit MW 1,63 (System 1) vs. MW 3,4 (2-D-System) (p = 0,044) und auch das Schneiden mit MW 1,71 (System 1) vs. MW 2,8 (2-D-System) (p = 0,049) signifikant besser durchführbar sind unter Verwendung einer 3-D-Optik. Eine nur geringe, nicht signifikante Verbesserung ist beim Koagulieren mit MW 2,52 (System 1) vs. MW 3,1 (2-D-System) (p = 0,11) erkennbar.

	MW System 1	2-D-System	p-Wert	MW System 2	2-D-System	p-Wert
Nähen	1,63	3,4	0,044	1,67	3,4	0,047
Schneiden	1,71	2,8	0,049	1,77	2,8	0,0496
Koagulieren	2,52	3,1	0,11	2,42	3,1	0,093

Auch bei der Durchführung der operativen Tätigkeiten mit dem System 2 der 3-D-Systeme zeigte sich beim Nähen und Schneiden mit MW 1,67 (System 2) vs. MW 3,4 (2-D-System) p = 0,047 bzw. MW 1,77 (System 2) vs. MW 2,8 (2-D-System) p = 0,0496 eine signifikante und beim Koagulieren mit MW 2,42 (System 2) vs. MW 3,1 (2-D-System) p = 0,093 eine nicht signifikante Verbesserung gegenüber der 2-D-Kamera ([Tab. 3]).

Bewertung der Sicht allgemein und zusätzlich der Tiefe des Raumes

In der Einstufung der allgemeinen Sichtverhältnisse war bei beiden 3-D-Systemen mit Mittelwerten von 1,60 (System 2) (Median = 2; SD = 0,64) bzw. 1,44 (System 1) (Median = 1; SD = 0,63) jeweils eine bessere Bewertung im Vergleich zu dem 2-D-System (Mittelwert = 3,1; Median = 2, SD = 0,51) erkennbar. Im Vergleich der 3-D-Kameras untereinander (System 1 MW 1,44 vs. System 2 MW 1,6) war kein signifikanter Unterschied erkennbar (p = 0,53).

Vergleicht man die 2-dimensionale Optik mit dem System 1 (MW 3,1 vs. 1,44; p = 0,041) bzw. mit dem System 2 (3,1 vs. 1,6; p = 0,049), war eine signifikante Verbesserung der allgemeinen Sicht durch Einsatz der 3-D-Technik empfunden worden.

Wie in der Analyse der allgemeinen Sichtverhältnisse gezeigt werden konnte, unterschieden sich beide 3-D-Einheiten auch nicht in der Darstellung der Raumtiefe voneinander. Hier lag der Mittelwert des Aesculap-Systems bei 1,49 (Median = 1; SD = 0,56) und der der Storz-Einheit bei 1,63 (Median = 2; SD = 0,62; p-Wert = 0,15). Die Bewertung der Raumtiefe des 2-D-Systems ergab einen Mittelwert von 3,24 (Median = 2; SD = 0,64). Daraus resultiert eine signifikante Verbesserung der Raumtiefendarstellung durch System 1 (MW 1,63 vs. 3,24; p = 0,019) und ein sehr signifikanter Vorteil mit der Verwendung von System 2 (MW 1,49 vs. 3,24; p = 0,01) im Vergleich zur 2-D-Kamera.

Die Darstellung der Bildbreite

Das System 1 wurde bez. der Breite der Bilddarstellung im Mittel mit 2,51 und das System 2 mit 2,48 bewertet. Dieser Unterschied war mit einem p-Wert von 0,88 nicht signifikant.

Das 2-D-Kamerasystem ergab einen Mittelwert von 2,63. Verglichen mit dem System 1 ergab sich hier mit p = 0,83 ebenso ein nicht signifikanter Unterschied wie auch im Vergleich zum System 2 (p = 0,78).

Darstellung anatomischer Strukturen

In [Tab. 4] sind die Mittelwerte der optischen Systeme in Bezug auf die Darstellung diverser anatomischer Beckenstrukturen dargestellt. Im Retroperitonealraum wurde auf die Bewertung der Darstellbarkeit nervaler Strukturen abgezielt.

	MW Gefäße	MW Ureter	MW Uterus	MW Ovarien	MW Adhäsionen	MW Retroperitoneum
System 1	2,25	2,31	1,91	1,75	1,41	1,32
System 2	1,96	2,44	1,83	1,81	1,45	1,42
2-D-System	2,83	2,83	2,79	2,58	2,67	3,01

Es zeigen sich zwischen den beiden 3-D-Kamerasystemen keine signifikanten Unterschiede in der Beurteilung der verschiedenen anatomischen Strukturen. Die Darstellung von Uterus und der Ovarien ist durch die 3-D-Kameras verbessert, jedoch nicht signifikant. Dagegen gelingt die Darstellung von Nerven (MW 1,32 [System 1] vs. MW 3,01 [2-D-System], p = 0,03 bzw. MW 1,42 [System 2] vs. MW 3,01 [2-D-System], p = 0,04) und Adhäsionen (MW 1,41 [System 1] vs. MW 2,67 [2-D-System], p = 0,0497 bzw. MW 1,45 [System 2] vs. MW 2,67 [2-D-System], p = 0,0499) mit den 3-dimensionalen Systemen signifikant besser als mit der 2-D-Kamera.

Bewegung

Aufgrund dessen, dass das Aesculap-Kamerasystem mittels Roboterarm gesteuert wurde, wurde hier kein Vergleich mit den manuell geführten Kameras gezogen. Somit werden die Differenzen nur zwischen der 3-dimensionalen und der 2-D-Kamera der Firma Storz dargestellt. Hierbei lag der Mittelwert bei 2,11 (Median = 2; SD = 0,39) für die 2-D-Kamera und bei 2,83 (Median = 2; SD = 0,55) für die 3-dimensionale (Storz) Kamera, was nicht signifikant war (p = 0,37). Die Auswertung der freien Kommentare zeigte jedoch, dass schnelle Bewegungen mit der 3-D-Kamera vereinzelt zu einem schwindelartigen Gefühl führten.

Beschlagen der Optik

Das Beschlagen der Kamera stellt eines der technischen Probleme der Laparoskopie dar. Die Systeme von Storz, die manuell geführt sind, hatten den Vorteil, dass diese deutlich zügiger zur Reinigung aus dem Situs entfernt werden konnten als das am Roboterarm fixierte System von Aesculap. Aus diesem Grunde sollte nur die Frequenz des Beschlagens der Optik bewertet werden.

Hierbei ergab sich für das 2-D-System ein Mittelwert von 2,94 (Median = 3; SD = 0,21), für das System 1 ein Wert von 3,01 (Median = 3; SD = 0,36) und das System 2 wurde im Mittel mit 2,86 (Median = 3; SD = 0,33) bewertet. Als p-Werte ergeben sich für den Vergleich der beiden 3-D-Systeme p = 0,57; System 1 mit dem 2-D-System p = 0,87 und System 2 mit dem 2-D-System p = 0,84.

Vergleich der 3-dimensionalen Optiken zum 2-D-System

Bei diesem Punkt sollte aus Sicht der Operateure erfragt werden, ob durch den Einsatz von 3-D-Kameras eine Verbesserung bzw. eine Erleichterung der operativen Bedingungen erreicht werden kann.

Das 3-D-Storz-System wurde von den Operateuren mit 1,94 im Mittel und die Aesculap-Kamera mit 1,89 bewertet. Daraus ergibt sich ein p-Wert von 0,87 zwischen beiden 3-D-Kameras. Die 2-D-Kamera wurde durchschnittlich mit 2,67 eingestuft. Das System 1 (p = 0,08) und das System 2 (p = 0,073) zeigten somit beide eine nicht signifikante Verbesserung im Vergleich zur 2-dimensionalen Optik.

Bewertung Autofokus

Eine eingebaute Autofokusfunktion hatte nur das System von Storz. Dieser Autofokus zeigte sich im Routineeinsatz als zuverlässig und schnell reagierend. Bei den 134 Operationen ergab sich ein Mittelwert von 1,63 mit einer Standardabweichung von 0,62 (Median = 2).

Diskussion

Beide 3-D-Systeme bewiesen im klinischen Einsatz ihre Alltagstauglichkeit. Als Unterschied konnte das Einstein-Vision-System der Firma Aesculap, im Vergleich zum Storz-System, mit einer Full-HD-Darstellung und einer Steuerung per Roboterarm aufwarten. Dagegen hatte die 3-D-Kamera der Firma Storz einen Autofokus, der die Schärfe des Bildes selbstständig nachregulierte. Trotz dieser Unterschiede wurden beide Kamerakonzepte von den Operateuren mit 2,38 für die manuell geführte Optik und 2,37 für die per Roboterarm gesteuerte Kamera fast gleich bewertet.

Diese sehr ähnliche Bewertung resultiert wohl am ehesten daraus, dass die beiden Systeme nacheinander im zeitlichen Abstand von mehreren Wochen und nicht parallel eingesetzt wurden. So empfanden die Operateure den zuverlässigen Autofokus der einen Kamera als vorteilhaft und bei dem anderen System dagegen die realitätsnähere HD-Bildgebung. Beide Kamerakonzepte zeigten ihre Vorteile und erklären so die fast gleiche Bewertung. Eine Kombination beider Techniken würde hier wohl eine Ideallösung darstellen.

Welchen Stellenwert die mittlerweile verfügbare 4 k 2-D-Technik, also die 4-fache HD-Auflösung im Vergleich zur 3-D-HD-Technologie hat, ist bisher noch nicht untersucht worden.

Bei der Kameraführung hatten beide Systeme jeweils ihre Vor- und Nachteile. Die Kamera von Aesculap war deutlich größer und schwerer im Vergleich zu der von Storz, wodurch eine Steuerung per Hand über einen längeren Zeitraum schwierig erscheint. Dagegen erlaubte die Bedienung mittels Roboterarm eine kontinuierliche Bewegung und ermöglichte es, dass kleinere Eingriffe praktisch ohne Assistenz durchführbar waren.

Die deutlich kleinere und leichtere Kamera von Storz dagegen konnte auch bei längeren Operationen problemlos manuell geführt werden. Als nachteilig erwies sich die relativ hohe Wärmeentwicklung dieser Kamera im Vergleich zur 2-D-Kamera, was als unangenehm empfunden wurde.

Da es zu dem Roboterarm keine vergleichbare Konstruktion der Firma Storz gab, wurde hier auf eine Bewertung dieses Systems verzichtet.

3-D-Monitore haben eine geringere Helligkeit als 2-D-Monitore, weshalb eine stärkere Abdunkelung des Operationssaals notwendig ist [26]. Eine weitere Voraussetzung, um den 3-dimensionalen Effekt zu erzielen, ist das Tragen einer Brille, was von den Operateuren oft als unkomfortabel empfundenen wird [27], [30]. Dies sind 2 technische Nachteile der 3-D-Darstellung.

Wie aus [Tab. 2], [3] und [4] ersichtlich, zeigen sowohl beim Nähen als auch beim Schneiden beide stereoskopischen Kameras sehr gute und vergleichbare Ergebnisse, die nicht signifikant different voneinander waren. Demgegenüber wird das 2-D-HD-Kamerasystem signifikant schlechter bewertet. Bei der 3. manuellen Tätigkeit, dem Koagulieren, stellt sich die Situation anders dar. Hier zeigen sich zwischen den beiden 3-D-Systemen und der 2-D-Optik keine signifikanten Unterschiede.

Das Koagulieren wird unter 3-D-Sicht auffallend schlechter als die anderen manuellen Tätigkeiten eingestuft. Ursächlich hierfür ist die plastischere Darstellung der Schwebepartikel des Koagulationsrauchs, wie aus den schriftlichen Kommentaren der Operateure ersichtlich war, was als störend empfunden wurde. Wie in unserer Analyse, so konnten auch zahlreiche andere Autoren eine Verbesserung der manuellen Tätigkeit unter Verwendung stereoskopischer Kameras nachweisen. Hierbei handelte es sich jedoch, im Gegensatz zu unserer Untersuchung, um standardisierte manuelle Abläufe unter Laborbedingungen, bei denen der gemessene Parameter die Zeit war [21], [22], [23], [24], [25], [27], [34], [41], [45], [46], [47].

Durch die Verwendung von 2-D-Systemen kommt es zu einer veränderten visuellen Wahrnehmung, die durch die reduzierte Tiefenwahrnehmung hervorgerufen wird [28]. Aufgrund des Verlusts der Tiefenwahrnehmung bei der 2-dimensionalen Laparoskopie stellt diese eine größere Herausforderung für den Operateur dar als die offene Operationstechnik [29], [30]. Diese Wahrnehmungsprobleme der 2-dimensionalen Laparoskopie versucht die 3-D-Laparoskopie zu beheben. So bringen die 3-D-Videosysteme dem endoskopisch Operierenden die stereoskopische Sicht zurück [32], [33], [34], [35], [36], [37].

Way et al. zeigen, dass die visuelle Fehleinschätzung der 2-dimensionalen Laparoskopie zu 97 % die Ursache für Fehler bei laparoskopischen Operationen ist [31]. Demgegenüber zeigten Alarami et al., dass die verbesserte Tiefenwahrnehmung bei der 3-D-Laparoskopie zu einer verbesserten Qualität der laparoskopischen Chirurgie und damit auch zu einer Verbesserung der Patientensicherheit führen kann [27].

Die Sichtverhältnisse zwischen beiden 3-D-Systemen zeigten in unserer Untersuchung, mit einer Bewertung von 1,44 für das System 1 bzw. 1,6 für das System 2, vergleichbare, nicht signifikante Unterschiede. Dagegen waren die Sichtbedingungen der stereoskopischen Kameras im Vergleich zur 2-D-Optik signifikant besser. Bei der Darstellung der Raumtiefe war zwischen den beiden 3-D-Kameras nur ein geringer Unterschied. Jedoch war der Unterschied zwischen der 2-dimensionalen Kamera zu den beiden 3-D-Kameras mit einem p-Wert von 0,019 bzw. 0,01 signifikant bzw. sehr signifikant. Analog zu unserer Untersuchung konnten auch Jones et al. zeigen, dass die verbesserte Tiefendarstellung den wichtigsten Nutzen der 3-D-Kamerasysteme darstellt [41]. Dieses Resultat wird auch aus den freien Kommentaren der Operateure in unserer Studie nochmals untermauert.

Während die räumliche Tiefendarstellung eine gravierende Verbesserung durch die 3-D-Systeme erfuhr, zeigte die Darstellung der Bildbreite nur marginale Unterschiede zwischen den Kameraeinheiten.

Bei dem Vergleich der Darstellung verschiedener anatomischer Strukturen, wozu auch Adhäsionen gerechnet wurden, war erkennbar, dass es zwischen den beiden 3-D-Kamerasystemen keine gravierenden Unterschiede gab.

Uterus, Ovarien, Ureteren und Gefäße konnten mittels 3-D-Kameras jedoch nicht signifikant besser dargestellt werden. Dagegen war die Darstellung von Adhäsionen und retroperitonealer Nerven mittels der beiden 3-D-Systeme signifikant besser verglichen mit dem 2-dimensionalen System.

Aus dieser Tatsache ergibt sich, dass sich der Einsatz von 3-D-Technik bei filigraneren Strukturen wie Adhäsionen und Nerven als besonders vorteilhaft erweist. Bei größeren Organstrukturen wie Ureteren, Gefäßen, Ovarien oder des Uterus waren die Vorteile von 3-D-Optiken geringer.

Die Bewertung der Bewegungen der Kameras ergab, dass die manuell geführte 3-D-Kamera schlechter bewertet wurde als das 2-D-System. Der Unterschied stellte sich als nicht signifikant dar.

Ein Vergleich der deutlich schwereren und größeren Aesculap-Kamera, die deshalb wohl überwiegend mittels Roboterarm gesteuert wird, mit den Storz-Systemen erfolgte nicht.

Als Ursache für diese schlechtere Bewertung zeigte sich aus den freien Antworten der Operateure, dass gerade schnelle Bewegungen mit der 3-D-Kamera wiederholt zu kurzfristigen Schwindelgefühlen und Übelkeit führten, was als unangenehm empfunden wurde. Diese Problematik der 3-D-Technik ist schon länger bekannt und wurde auch von Mueller et al. und Chan et al. aufgezeigt [25], [38], [39]. Da das Setting für alle Operateure gleich war, lässt sich hier als Hauptursache ein stereoskopischer Fehler vermuten. Diese unerwünschten Nebenwirkungen wie Kopfschmerz, Schwindel und Übelkeit wurden schon öfters in den einzelnen Studien beschrieben, jedoch mit uneinheitlichen Ergebnissen [30], [40], [41], [42], [43].

Insgesamt lässt sich jedoch feststellen, dass diese unerwünschten Effekte der 3-D-Technik seltener in Untersuchungen neueren Datums zu finden sind, was wohl aus der verbesserten Bildqualität resultiert [27], [30], [34], [44].

Ein Beschlagen bzw. Anlaufen der Optik, wie es bspw. durch Koagulieren oder durch das Einführen der Kameralinse von der kühleren Raumtemperatur in den wärmeren Intraperitonealraum auftritt, zeigte sich in gleichem Maße bei allen Optiken.

In der Gesamtbewertung zwischen der 2-D-Kamera (MW 2,67) und den beiden 3-D-Einheiten (System 1 MW 1,94 bzw. System 2 MW 1,89) zeigt sich mit einem p-Wert von 0,08 bzw. 0,073 kein signifikanter, jedoch ein deutlicher Unterschied.

Trotz sehr unterschiedlicher Aufbauten der 3-D-Kameras stellen diese Systeme für die Operateure und damit auch für die Patienten eine Verbesserung bzw. einen Vorteil dar.

Schlussfolgerungen

Für den Operateur

Die 3-D-Technik ermöglicht dem Operateur eine zusätzliche Darstellung der Raumtiefe und eine verbesserte plastische Erfassung der Organstrukturen. Daraus resultiert eine Erleichterung bei der Durchführung manueller Tätigkeiten. Insgesamt zeigt sich so eine weitere Annäherung der Situsdarstellung an die Bedingungen der offenen Chirurgie.

Diese realere Situsdarstellung kann zu einer Stressreduktion beim Operateur führen.

Für die Patientin

Die 3-D-Technik erleichtert die Durchführung schwierigerer Operationsschritte, wodurch die Operationsdauer verkürzt werden kann. Aus den Vorteilen der 3-D-Darstellung für den Operateur kann für die Patientin eine Zunahme der Sicherheit resultieren.

Weiterhin ist es so möglich, komplexere Eingriffe minimalinvasiv durchzuführen, was für die Patientinnen mit einer schnelleren Rekonvaleszenz im Vergleich zur offenen Chirurgie einhergeht.

Zu den Schwächen dieser Studie ist anzumerken, dass es sich bei den Ergebnissen hier um subjektive Einschätzungen von Operateuren handelt und nicht um standardisiert erhobene objektive Messungen von reproduzierbaren Tätigkeiten.

Darin besteht aber gleichzeitig auch die Stärke der Untersuchung. Es wurde überprüft, inwiefern 3-D-Technik bei einer größeren Zahl von Operationen aller Schwierigkeitsgrade Vorteile erbringt, und ob diese Technik unter Routinebedingungen alltagstauglich ist.

Insgesamt führt die 3-D-Bildgebung zu einer Verbesserung der Sichtverhältnisse, was besonders durch Tiefendarstellung des Raumes erzielt wird. Diese zusätzliche Plastizität bringt zum einen signifikante Vorteile in der Darstellung der Anatomie und hier besonders bei feinen Strukturen. Zum anderen fallen dem Operateur aber auch komplexere Operationstätigkeiten wie das Nähen durch den Einsatz der Stereoskopie deutlich leichter.

Die 3-D-Technik erwies sich in dieser Untersuchung als voll alltagstauglich und stellte eine signifikante Verbesserung der operativen Bedingungen dar, was für den Operateur eine Erleichterung der Operation bedeutet und für die Patientin einen Sicherheitsgewinn erbringt.

Conflict of Interest/Interessenkonflikt

None./Der Autor hat keinerlei Interessenkonflikt.

• References/Literatur

• 1 Dagher I, Di Giuro G, Dubrez J. et al. Laparoscopic versus open right hepatectomy: a comparative study. Am J Surg 2009; 198: 173-177
• 2 Keus F, de Jong JA, Gooszen HG. et al. Laparoscopic versus open cholecystectomy for patients with symptomatic cholecystolithiasis. Cochrane Database Syst Rev 2006; (04) CD006231
• 3 Laine S, Rantala A, Gullichsen R. et al. Laparoscopic vs. conventional Nissen fundoplication: a prospective randomized study. Surg Endosc 1997; 11: 441-444
• 4 Medeiros LR, Stein AT, Fachel J. et al. Laparoscopy versus laparotomy for benign ovarian tumor: a systematic review and meta-analysis. Int J Gynecol Cancer 2008; 18: 387-399
• 5 Sauerland S, Lefering R, Neugebauer EA. Laparoscopic versus open surgery for suspected appendicitis. Cochrane Database Syst Rev 2004; (04) CD001546
• 6 Van Bergen P, Kunert W, Buess GF. The effect of high-definition imaging on surgical task efficiency in minimally invasive surgery: an experimental comparison between three-dimensional imaging and direct vision through a stereoscopic TEM rectoscope. Surg Endosc 2000; 14: 71-74
• 7 Wenzl R, Pateisky N, Husslein P. Erstmaliger Einsatz eines 3D-Videoendoskopes in der Gynäkologie. Geburtsh Frauenheilk 1993; 53: 776-778
• 8 Wagner OJ, Hagen M, Kurmann A. et al. Three-dimensional vision enhances task performance independently of the surgical method. Surg Endosc 2012; 10: 2961-2968
• 9 Kommu SS, Murphy D, Patel SP. Robot-assisted pyleoplasty vs. laparoscopic pyeloplasty – a preliminary cost comparison in United Kingdom setting. Proceedings of the 24th World Congress of Endourology; 2006; Cleveland, OH, USA: A224.
• 10 Ahmed I, Paraskeva P. A clinical review of single-incision laparoscopic surgery. Surgeon 2011; 9: 341-351
• 11 Xin H, Zelek J, Carnahan H. eds. Laparoscopic Surgery, perceptual Limitation and Force: a Review. First canadian Student Conference on biomedical Computing; 2006. Kingston, Ontario Canada. Online: https://www.researchgate.net/profile/John_Zelek2/publication/237774967_Laparoscopic_surgery_perceptual_limitations_and_force_A_review/links/0f31752dd5bf019665000000.pdf last access: 20.01.2014
• 12 Szeto GP, Cheng SW, Poon JT. et al. Surgeonsʼ static posture and movement repetitions in open and laparoscopic surgery. J Surg Res 2012; 172: e19-e31
• 13 Dakin G, Gagner M. Comparison of laparoscopic skills performance between standard instruments and two surgical robotic systems. Surg Endos 2003; 17: 574-579
• 14 Bueß GF, van Bergen P, Kunert W. et al. Vergleichsstudie verschiedener 2-D- und 3-D-Sichtsysteme in der minimal-invasiven Chirurgie. Chirurg 1996; 67: 1041-1046
• 15 Crosthwaite G, Chung T, Dunkley P. et al. Comparison of direct vision and electronic two- and three dimensional display systems on surgical task efficiency in endoscopic surgery. Br J Surg 1995; 82: 849-851
• 16 Peitgen K, Walz MV, Holtmann G. et al. A prospective randomized experimental evaluation of three-dimensional imaging in laparoscopy. Gastrointest Endosc 1996; 44: 262-267
• 17 Storz P, Buess G, Kunert W. et al. 3D HD versus 2D HD: surgical task efficiency in standardised phantom tasks. Surg Endosc 2012; 26: 1454-1460
• 18 Leite M, Carvalho AF, Costa P. et al. Assessment of laparoscopic skills performance: 2D versus 3D vision and classic instrument versus new hand-held robotic device for laparoscopy. Surg Innov 2016; 23: 52-61
• 19 Aggarwal R, Grantcharov T, Moorthy K. et al. Toward feasible, valid, and reliable video-based assessments of technical surgical skills in the operating room. Ann Surg 2008; 247: 372-379
• 20 Hasson HM, Jason H. Information retention and skill acquisition after CME meetings. Laparosc Today 2007; 6: 4-6 2012; 26: 2961–2968
• 21 Kunert W, Storz P, Kirschniak A. For 3D laparoscopy: a step towards advanced surgical navigation: how to get maximum benefit from 3D vision. Surg Endosc 2013; 27: 696-699
• 22 Alaraimi B, El Bakbak W, Sarker S. et al. A randomized prospective study comparing acquisition of laparoscopic skills in three-dimensional (3D) vs. two-dimensional (2D) laparoscopy. World J Surg 2014; 38: 2746-2752
• 23 Wilhelm D, Reiser S, Kohn N. et al. Comparative evaluation of HD 2D/3D laparoscopic monitors and benchmarking to a theoretically ideal 3D pseudodisplay: even well-experienced laparoscopists perform better with 3D. Surg Endosc 2014; 28: 2387-2397
• 24 Cicione A, Autorino R, Breda A. et al. Three-dimensional vs. standard laparoscopy: comperative assessment using a validated programm for laparoscopic urologic skills. Urology 2013; 82: 1444-1450
• 25 Kneist W, Huber T, Paschold M. et al. 3D virtual reality laparoscopic simulation in surgical education – results of a pilot study. Zentralbl Chir 2016; 141: 297-301
• 26 LaGrange CA, Clark CJ, Gerber EW. et al. Evaluation of three-dimensional vision laparoscopic modalities: robotics versus three-dimensional vision laparoscopy versus standard laparoscopy. J Endourol 2008; 22: 511-516
• 27 Sun CC, Chiu AW, Chen KK. et al. Assessment of a three-dimensional operating system with skill tests in a pelvic trainer. Urol Int 2000; 64: 154-158
• 28 Mueller M, Camartin C, Dreher E. et al. Three-dimensional laparoscopy. Gadget or progress? A randomized trial on the efficacy of three-dimensional laparoscopy. Surg Endosc 1999; 13: 469-472
• 29 Smith R, Schwab K, Day A. et al. Effect of passive polarizing three-dimensional displays on surgical performance for experienced laparoscopic surgeons. Br J Surg 2014; 101: 1453-1459
• 30 Tanagho YS, Andriole GL, Paradis AG. et al. 2D versus 3D visualization: impact on laparoscopic proficiency using the fundamentals of laparoscopic surgery skill set. J Laparoendosc Adv Surg Tech A 2012; 22: 865-870
• 31 Honeck P, Wendt-Nordahl G, Rassweiler J. et al. Three-dimensional laparoscopic imaging improves surgical performance on standardized ex-vivo laparoscopic tasks. J Endourol 2012; 26: 1085-1088
• 32 Silvestri M, Simi M, Cavallotti C. et al. Autostereoscopic three-dimensional viewer evaluation through comparison with conventional interfaces in laparoscopic surgery. Surg Innov 2011; 18: 223-230
• 33 Feng C, Rozenblit JW, Hamilton AJ. A computerized assessment to compare the impact of standard, stereoscopic, and high-definition laparoscopic monitor displays on surgical technique. Surg Endosc 2010; 24: 2743-2748
• 34 Supe AN, Kulkarni GV, Supe PA. Ergonomics in laparoscopic surgery. J Minim Access Surg 2010; 6: 31-36
• 35 Shore EM, Lefebvre GG, Husslein H. et al. Designing a standardized laparoscopy curriculum for gynecology residents: a Delphi approach. J Grad Med Educ 2015; 7: 197-202
• 36 van Bergen P, Kunert W, Bessell J. et al. Comparative study of two-dimensional and three-dimensional vision systems for minimally invasive surgery. Surg Endosc 1998; 12: 948-954
• 37 Sahu D, Mathew MJ, Reddy PK. 3D laparoscopy – help or hype; initial experience of a tertiary health centre. J Clin Diagn Res 2014; 8: NC01-NC03
• 38 Falk V, Mintz D, Grünenfelder J. et al. Influence of three-dimensional vision on surgical telemanipulator performance. Surg Endosc 2001; 15: 1282-1288
• 39 Kihara K, Fujii Y, Masuda H. et al. New three-dimensional head-mounted display system, TMDU-S-3D system, for minimally invasive surgery application: procedures for gasless single-port radical nephrectomy. Int J Urol 2012; 19: 886-889
• 40 Zdichavsky M, Schmidt A, Luithle T. et al. Three-dimensional laparoscopy and thoracoscopy in children and adults: a prospective clinical trial. Minim Invasive Ther Allied Technol 2015; 24: 154-160
• 41 Way LW, Stewart L, Gantert W. et al. Causes and prevention of laparoscopic bile duct injuries: analysis of 252 cases from a human factors and cognitive psychology perspective. Ann Surg 2003; 237: 460-469
• 42 Chan AC, Chung SC, Yim AP. et al. Comparison of two-dimensional vs. three-dimensional camera systems in laparoscopy surgery. Surg Endosc 1997; 11: 438-440
• 43 Taffinder N, Smith SG, Huber J. et al. The effect of a second-generation 3D endoscope on the laparoscopic precision of novices and experienced surgeons. Surg Endosc 1999; 13: 1087-1092
• 44 Hanna GB, Shimi SM, Cuschieri A. Randomised study of influence of two-dimensional versus three-dimensional imaging on performance of laparoscopic cholecystectomy. Lancet 1998; 351: 248-251
• 45 Votanopoulos K, Brunicardi F, Thornby J. Impact of three dimensional vision in laparoscopic training. World J Surg 2008; 32: 110-118
• 46 Tevaearai HT, Mueller XM, Segesser LK. 3-D vision improves performance in a pelvic trainer. Endoscopy 2000; 32: 464-468
• 47 Lusch A, Bucur PL, Menhadji AD. et al. Evaluation of the impact of three-dimensional vision on laparoscopic performance. J Endourol 2014; 28: 261-266