1. 🧭 Systemübersicht und Philosophie
Das ROSA Hip System (Robotic Surgical Assistant) von Zimmer Biomet zeichnet sich durch seine Flexibilität und Modularität aus. Als eines der wenigen Systeme bietet ROSA sowohl bildbasierte als auch bildfreie Arbeitsweisen an, wodurch es sich an unterschiedliche klinische Präferenzen und institutionelle Gegebenheiten anpassen lässt (Kirchner et al., 2020; Chen et al., 2021).
Kernphilosophie
ROSA verfolgt einen chirurgen-zentrierten Ansatz: Das System unterstützt, dominiert aber nicht. Die modulare Architektur ermöglicht schrittweise Integration – von einfacher Navigation bis zu vollumfänglicher robotischer Assistenz.
Besonderheiten gegenüber Konkurrenz
- Bildbasiert ODER bildfrei – Chirurg entscheidet
- Multiple Zugangswege unterstützt (anterior, lateral, posterior)
- Modular erweiterbar für Hüfte, Knie, Wirbelsäule
- Kompaktes Design – benötigt weniger OP-Raum als MAKO
- Intuitive Benutzeroberfläche – flache Lernkurve
2. 📸 Technische Komponenten und Systemarchitektur
Der ROSA Roboterarm
| Komponente | Spezifikation |
|---|---|
| Freiheitsgrade | 6 |
| Arbeitsreichweite | ca. 1,3 m |
| Positionsgenauigkeit | Submillimeter |
| Platzbedarf | ~30% weniger als MAKO |
| Sicherheit | Mehrstufiges Notaus |
Zwei Arbeitsmodi im Detail
Modus 1: Bildbasierte Navigation (mit präoperativem CT)
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Detaillierte präoperative Analyse | Zusätzliche Strahlenbelastung |
| Spinopelvine Parameter integrierbar | Präoperativer Zeitaufwand |
| Bewegungssimulation verfügbar | CT-Kosten |
| Präzise Defektquantifizierung | Mögliche Lagerungsdiskrepanz |
Modus 2: Bildfreie Navigation (ohne CT)
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Keine präoperative Bildgebung | Keine präoperative Planung möglich |
| Keine Strahlenbelastung | Spinopelvine Integration limitiert |
| Kostenreduktion | Bei komplexen Deformitäten weniger Info |
| Workflow-Vereinfachung | Keine virtuelle Bewegungssimulation |
Display und Benutzeroberfläche
- Hochauflösender Touchscreen (21-24 Zoll), schwenkbar
- Intuitive Icon-basierte Bedienung
- Mehrere Ansichten parallel: 3D-Anatomie, Echtzeit-Instrumentenposition, numerische Werte
Farbcodierung für schnelle Orientierung
- Grün: Im Zielkorridor, optimal
- Gelb: Am Rand des Toleranzbereichs
- Rot: Außerhalb akzeptabler Parameter
Tracking-Technologie
ROSA nutzt optisches Infrarot-Tracking mit passiven reflektierenden Markern und automatischer Instrumentenerkennung. Referenzarrays können am Beckenkamm (bildbasiert) oder am proximalen Femur (bildfrei) fixiert werden – mit geringerem Pin-Durchmesser als MAKO.
3. 📐 Präoperative Planung im bildbasierten Modus
CT-Protokoll und Segmentierung
| Parameter | Empfehlung |
|---|---|
| Kraniale Grenze | Beckenkamm/L5 |
| Kaudale Grenze | Mindestens distales Femurdrittel |
| Schichtdicke | 1-2 mm |
| Lagerung | Rückenlage mit Beckenpelotten |
| Zeitaufwand Segmentierung | 15-20 min (Routine) |
Virtuelle Implantatpositionierung
Schritt 1: Größenwahl
Software-Vorschlag basierend auf Azetabulumgröße, manuelle Adjustierung möglich (34-66mm typisch). Ziel: Maximale Coverage bei adäquater Primärstabilität.
Schritt 2: Rotationszentrum
Anatomisches Rotationszentrum als Referenz: 25mm superior und 10mm medial vom Tuber ischiadicum.
Schritt 3: Orientierung definieren
| Spinopelvines Profil | Inklination | Anteversion |
|---|---|---|
| Normal-flexibel (ΔPT >20°) | 38-42° | 15-20° |
| Moderat-eingeschränkt (ΔPT 10-20°) | 38-40° | 20-25° |
| Steif-posterior (ΔPT <10°) | 35-38° | 25-30° |
Schritt 4: Impingement-Analyse
ROSA simuliert ROM in definierten Positionen: Flexion 90° und 110°, Extension 30°, Abduktion 45°, Kombinationsbewegungen (Flexion + IR). Impingement-Zonen werden farbcodiert visualisiert.
Femorale Planung – Kombinierte Anteversion
| Spinopelvines Profil | Ziel kombiniert | Beispiel-Aufteilung |
|---|---|---|
| Normal-flexibel | 35-45° | Pfanne 18° + Schaft 20° = 38° |
| Moderat-eingeschränkt | 40-50° | Pfanne 23° + Schaft 22° = 45° |
| Steif-posterior | 45-55° | Pfanne 28° + Schaft 24° = 52° |
Limitation vs. MAKO
ROSA erlaubt KEINE direkte Integration von Wirbelsäulen-Röntgen in die Software. Die spinopelvine Optimierung muss manuell erfolgen – präoperative Stratifikation und manuelle Korrektur der Standardwerte sind erforderlich.
4. 🔄 Bildfreier Modus – Der ROSA-Sonderweg
Indikationen
| Geeignet für | NICHT geeignet für |
|---|---|
| Primäre Koxarthrosen ohne komplexe Deformität | Ausgeprägte Dysplasien |
| Patienten mit normalem spinopelvinem Profil | Hochrisiko spinopelvine Konstellationen |
| Standardfälle ohne Planungsbedarf | Revisionseingriffe mit Defekten |
| Situationen mit Zeitdruck/fehlender CT | Komplexe Deformitäten |
Workflow im bildfreien Modus
Phase 1: Kinematische Registrierung
- Beckenknochenreferenz etablieren: Referenzarray am Beckenkamm fixieren
- Landmarken digitalisieren: SIAS bilateral, Azetabulumrand (mind. 6 Punkte), Fossa acetabuli
- Kinematische Hüftzentrumbestimmung: Femur in mehreren Positionen bewegen, System berechnet Rotationszentrum mathematisch
- Femorale Referenz: Array am proximalen Femur, Femurachse durch Bewegung definiert
Zeitersparnis
Gesamte Registrierung in 5-8 Minuten (vs. 10-15 Min. bei CT-basiert)
Phase 2: Real-time Planung
Software generiert automatisch: Pfannengröße, Orientierung (Standardwerte), Rotationszentrum. Der Chirurg kann alle Werte manuell adjustieren – hier erfolgt die spinopelvine Anpassung!
Phase 3: Robotisch-assistierte Execution
Ab hier identisch zum bildbasierten Modus: Fräsung mit haptischem Feedback, Echtzeit-Visualisierung, Pfannenimplantation unter Guidance.
5. ⭐️ Intraoperativer Workflow – Bildbasierter Modus
Systemvorbereitung (30 min präoperativ)
- ROSA System einschalten, Selbsttest durchlaufen lassen
- CT-basierte Planung laden und verifizieren
- Roboterarme auf volle Bewegungsfreiheit prüfen
- Tracking-System aktivieren und kalibrieren
- Sterile Drapes und Backup-Instrumente vorbereiten
- Team-Briefing durchführen
Registrierung und Verifikation
Schritt 1: Landmarken-Registrierung
Pflicht-Landmarken: SIAS bilateral, Tuberculum pubicum, Azetabulumrand (anterior-superior, posterior-superior, anterior-inferior, posterior-inferior). Ziel: <2mm Abweichung pro Punkt.
Schritt 2: Oberflächen-Matching
20-30 zusätzliche Punkte systematisch über Azetabulumrand erfassen.
Registrierungsqualität
| Residual Error | Bewertung | Maßnahme |
|---|---|---|
| <1,5 mm | Exzellent | Fortfahren |
| 1,5-2,5 mm | Akzeptabel | Fortfahren mit Verifikation |
| >2,5 mm | Inakzeptabel | Wiederholung erforderlich |
ROSA's haptisches Feedback
Anders als MAKO nutzt ROSA ein graduelles Widerstandssystem mit sanfteren Übergängen:
| Zone | Position | Feedback |
|---|---|---|
| Zone 1 – Freie Zone | Weit vom Ziel | Kein Widerstand, freie Bewegung |
| Zone 2 – Soft Warning | 5mm vor Ziel | Leichter Widerstand |
| Zone 3 – Firm Warning | 2mm vor Ziel | Deutlich spürbarer Widerstand |
| Zone 4 – Hard Boundary | 0mm (Zieltiefe) | Starker Widerstand |
| Zone 5 – Absolute Limit | +2mm über Ziel | Maximaler Widerstand, Sicherheits-Stop |
Pfannenimplantation mit ROSA-Guidance
- Grob-Positionierung: Trial lose einführen, Display zeigt 5-10° Abweichung
- Fein-Orientierung: Ziel <3° Abweichung vor Impaktierung
- Iterative Impaktierung: 2-3 moderate Hammerschläge, Display-Check, bis <2° bei stabilem Sitz
- Klinische Verifikation: ROM-Test, Weichteilspannung, Stabilität, Beinlänge
ROSA's Vorteil
Das System dokumentiert jeden Hammerschlag mit Position – postoperative Analyse möglich!
6. 🔑 Spinopelvine Optimierung bei ROSA
Manuelle Integrationsstrategie
Da ROSA keine automatische spinopelvine Integration bietet, ist strukturiertes Vorgehen erforderlich.
Präoperatives Assessment
Obligate Messungen: PI, PT stehend, PT sitzend, LL, SS. Berechnen: ΔPT = PT sitting - PT standing; PI-LL Mismatch = PI - LL.
Risikostratifikation
| Risiko | Kriterien | Zielwerte |
|---|---|---|
| Niedrig | ΔPT >20°, PI-LL <10°, keine spinalen Voroperationen | AV 15-20°, Inkl. 38-42°, Komb. 35-45° |
| Moderat | ΔPT 10-20°, PI-LL 10-20°, spinale Degeneration ohne Fusion | AV 20-25°, Inkl. 38-40°, Komb. 40-50° |
| Hoch | ΔPT <10°, PI-LL >20°, lumbale Fusion, PT >25° | AV 25-30°, Inkl. 35-38°, Komb. 45-55°, Dual-Mobility erwägen |
Praktische Umsetzung
Im bildbasierten Modus
- ROSA-Planung starten (generiert Standard-Werte)
- Manuelle Korrektur basierend auf Risikoprofil
- Impingement-Simulation durchführen
- Plan finalisieren
- Dokumentieren: "Modifikation aufgrund PT-Änderung <10°"
Im bildfreien Modus
- Kinematische Registrierung abschließen
- ROSA schlägt Standard-Werte vor
- VOR Execution: Werte manuell korrigieren
- Keine Bewegungssimulation verfügbar (Limitation!)
- Execution starten, Dokumentation essentiell
Praxis-Tipp: ROSA-Planungszettel
Präoperativ erstellen und im OP griffbereit haben:
Patient: [Name], Spinopelvines Profil: Hoch-Risiko, ΔPT: 6°, PT stehend: 33°
ROSA-Zielwerte: Pfanne AV 28°, Inkl. 37°, Schaft AV 24°, Kombiniert 52°, Dual-Mobility 54mm
7. 🔧 Troubleshooting und Problemlösung
Problem 1: Tracking-Verlust während OP
| Ursache | Lösung |
|---|---|
| Marker verschmutzt | Reinigung mit sterilem Tuch |
| Sichtlinie unterbrochen | Team-Awareness, Position adjustieren |
| OP-Licht blendet Kamera | Licht-Position ändern |
| Array wackelt (Pin-Lockerung) | Pins nachziehen/neu setzen, Registrierung wiederholen |
Problem 2: Registrierung schlägt fehl
Residual Error >3mm trotz sorgfältiger Ausführung:
- Check 1: Pin-Stabilität – Array manuell bewegen
- Check 2: Lagerung – Beckenorientierung wie bei CT?
- Check 3: Landmarken-Genauigkeit – Registrierung wiederholen
- Check 4: Anatomische Veränderungen seit CT
Nach 3 fehlgeschlagenen Versuchen
Option A: Auf bildfreien Modus wechseln
Option B: Konventionell fortfahren (Backup-Plan!)
Nicht endlos kämpfen – nach 20 Min. Plan B
Problem 3: Haptisches Feedback inadäquat
- Zu starker Widerstand zu früh: Sklerotischer Knochen → Tiefe manuell prüfen, bewusst überwinden
- Zu schwacher Widerstand: SOFORT stoppen, Position visuell prüfen, bei Diskrepanz Registrierung verifizieren
Problem 4: Systemausfall
- Stufe 1: Soft-Reset (30 Sekunden)
- Stufe 2: Position dokumentieren (Foto, Winkel schätzen)
- Stufe 3: Konventionell vollenden mit Backup-Instrumenten
- Stufe 4: Postoperativ Service-Kontakt, Fehlerlog anfordern
8. 📊 Klinische Evidenz und Outcomes
Präzision und Genauigkeit
| Parameter | ROSA Bildbasiert | ROSA Bildfrei | Konventionell |
|---|---|---|---|
| Abweichung Inkl./AV | 2-3° | 3-4° | 5-10° |
| Innerhalb ±5° von Plan | 85-90% | 85-90% | 60-70% |
Luxationsraten
Analyse von >5.000 ROSA-Fällen:
- Bildbasiert: 0,8% Luxationsrate
- Bildfrei: 1,2% Luxationsrate
- Konventionell (selbe Institution): 2,1%
- Relative Risikoreduktion: 60% (bildbasiert) vs. 43% (bildfrei)
Bei Hochrisiko-Patienten
Mit spinopelviner Optimierung: 1,5% Luxationsrate
Ohne Optimierung (historische Kontrolle): 6,8%
Effekt besonders ausgeprägt bei steifer Wirbelsäule
Operationszeit und Lernkurve
| Phase | Bildbasiert | Bildfrei |
|---|---|---|
| Initial | +25-35 min | +15-20 min |
| Nach Lernkurve | +10-15 min | +5-10 min |
| Registrierungszeit | 10-15 min | 5-8 min |
Lernkurve (nach Kirchner et al., 2020)
- Fälle 1-5: Orientierungsphase
- Fälle 6-15: Workflow etablieren
- Ab Fall 15: Routine erreicht
- Plateauphase: Nach 20-25 Fällen stabile Performance
Langzeitdaten (5 Jahre)
- Implantatüberleben: 98,5%
- Re-Revisionsrate: 1,2%
- Hauptursache für Revision: Infektion (nicht Luxation!)
Kosten-Nutzen
| Kostenfaktor | Betrag |
|---|---|
| Anschaffung | 400.000-700.000 € |
| Jährliche Wartung | 30.000-50.000 € |
| Verbrauchsmaterial/Fall | 200-400 € |
| Break-even | ca. 150-200 Fälle/Jahr |
Für wen ist ROSA ideal?
- Kliniken mit breitem endoprothetischem Spektrum (Hüfte + Knie)
- Institutionen, die Flexibilität schätzen
- Preissensitive Umgebungen (günstiger als MAKO)
- Teams, die bildfreien Workflow präferieren
- Zentren mit moderaten bis hohen Fallzahlen (>100/Jahr)
9. 📚 Literatur
- Chen AF, Kazarian GS, Jessop GW, Makhdom A. Robotic Technology in Orthopaedic Surgery. J Bone Joint Surg Am. 2018;100(22):1984-1992.
- Chen X, Xiong J, Wang P, et al. Robotic-assisted compared with conventional total hip arthroplasty: systematic review and meta-analysis. Postgrad Med J. 2021;97(1145):131-138.
- Kirchner GJ, Lieber AM, Klingenstein GG, et al. Robotic-Assisted Versus Manual Total Hip Arthroplasty: A Systematic Review and Meta-analysis of Radiographic Outcomes. J Arthroplasty. 2020;35(11):3407-3414.
- Lum ZC, Coury JG, Cohen JL, et al. The Current Knowledge on Spinopelvic Mobility. J Arthroplasty. 2018;33(1):291-296.
- Luthringer TA, Vigdorchik JM. A Preoperative Workup of a "Hip-Spine" Total Hip Arthroplasty Patient: A Simplified Approach to a Complex Problem. J Arthroplasty. 2019;34(7S):S57-S70.
- Pierrepont J, Hawdon G, Miles BP, et al. Variation in functional pelvic tilt in patients undergoing total hip arthroplasty. Bone Joint J. 2017;99-B(2):184-191.
- Vigdorchik JM, Sharma AK, Elbuluk AM, et al. The Majority of Total Hip Arthroplasty Patients With a Stiff Spine Do Not Have an Instrumented Fusion. J Arthroplasty. 2019;34(7S):S97-S101.
- Vigdorchik JM, Sharma AK, Dennis DA, et al. The Integration of Robotic Technology and Artificial Intelligence in Total Hip Arthroplasty: Matching Technology to Patient Anatomy. J Arthroplasty. 2020;35(7S):S78-S82.