CAS – Computer Assisted Surgery am Beispiel einer Kniegelenksplastik
 Total knee arthroplasty (vollständige Kniegelenksplastik) ist eine chirurgische Technik zur Behandlung schwerer Gelenksdegeneration oder –deformation. Die Behandlung ersetzt die schadhafte Gelenksfläche durch eine Prothese. Diese Prozedur ist mittlerweile sehr populär und dafür bekannt, ausgezeichnete klinische Ergebnisse für die Patienten zu erzielen. In den USA unterziehen sich jährlich etwa 200.000 bis 300.000 Patienten dieser Prozedur. Mit der Zeit nutzt sich die Prothese durch die mechanische Beanspruchung allerdings ab – der Funktionstüchtigkeit der Prothese sind dadurch Grenzen gesetzt und eine Wiederholung der Operation kann die Folge davon sein. Diese Revision kann komplizierter und teurer als der ursprüngliche Eingriff sein.
Lebensdauer der Prothese
Viele Patienten haben hohe Erwartungen an eine Kniegelenksplastik bezüglich Schmerzbefreiung und Langlebigkeit der Prothese. In der Vergangenheit konnte man von einem künstlichen Kniegelenk etwa fünf bis zehn Jahre volle Funktionstüchtigkeit erwarten. Heute liegen die Ansprüche und Erwartungen an ein künstliches Kniegelenk bei 15 bis 20 Jahren, teils bei bis zu 30 Jahren. Auch waren früher vermehrt ältere Personen Kandidaten für eine Knieglenksplastik – nun macht sich auch ein Trend in der Nachfrage für Kniegelenksplastiken bei jüngeren Personen mit höherer Lebenserwartung bemerkbar.
 Prothesenposition – ein entscheidender Faktor
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Funktionsdauer einer Prothese. Einer der entscheidensten dieser Faktoren ist die Genauigkeit der Platzierung der Prothese und die Wiederherstellung der Balance im umliegenden Muskel- und Knorpelgewebe. Eine schlechte Positionierung der Prothese kann zu einer Fehlfunktion des künstlichen Gelenks führen und Schmerzen verursachen. Die verstärkte Beanspruchung einer schlecht positionierten Prothese nützt diese stärker ab und lockert die Teile des künstlichen Gelenks. Untersuchungen haben ergeben, dass selbst die erfahrensten Chirurgien die Prothese nicht immer exakt platzieren können. Das Risiko einer schlechten Platzierung der Prothese steigt bei ungeübten oder weniger gut ausgebildeten Chirurgen. Um dieses Risiko zu reduzieren, bedienen sich Chirurgen der Computertechnologie. Auf dieser Basis treffen die Chirurgen echtzeit-informationsgestützte, intra-operative Entscheidungen, die eine exakte Positionierung der Prothese ermöglichen. Somit kann auch die Balance zwischen Muskel und Knorpel wieder hergestellt werden wodurch die Lebensspanne der Prothese steigt und die Notwendigkeit einer frühen Revision sinkt.
Wie funktioniert Computer Assisted Surgery?
CAS-Technik wird in der Literatur oft mit dem GPS-System verglichen: beide Technologien sind als Positionsbestimmung konzipiert, die durch Software in eine Routenplanung weiterentwickelt wird. Exakte Positionsinformationen ermöglichen eine bessere Entscheidungsfindung.
 Um die Patientendaten zu verarbeiten, wird am Bein des Patienten ein Sensor angebracht. Eine Infrarotkamera empfängt die Daten und leitet diese an den Rechner für die Weiterverarbeitung. Die Software erstellt ein drei-dimensionales Bild des Kniegelenks und eine enorm detaillierte Darstellung der Knochen und des umliegenden Gewebes. Umfangreiche Information über verschiedene Arten und Größen von Prothesen sind in der Software enthalten. Der Computer unterstützt den Chirurgen mit Information über die beste Form der Basis am Knochen und Größe des künstlichen Gelenks und überwacht den gesamten Prozess – somit kann der Chirurg Fehler vermeiden oder korrigieren. Die Bewegungen des Gelenks während der Operation werden durch die Infrarotkamera erfasst. Der Chirurg nutzt die digitale Darstellung des Gelenks wie eine Karte. Zusätzlich werden auch die vom Chirurgen benutzten Instrumente in das System eingebunden. Dadurch kann die Position der Instrumente auf den Milimeter bestimmt und bei Bedarf exakt adjustiert werden. Röntgen- oder CT-Bilder werden nicht mehr benötigt, was zu einer Verminderung der Strahlenbelastung des Patienten führt.
 Mit Hilfe von Daten, die dem Chirurgen in Echtzeit zur Verfügung stehen, kann die Prozedur intra-operativ korrigiert werden. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber nicht-computergestützter Chirurgie, bei der eine Evaluierung der Prothesenposition durch ein post-operatives Röntgen erfolgt. Der Einsatz nicht-computergestützter Operationstechnik lässt dem Patienten und dem Chirurgen nur die Alternative, sich im Falle einer Fehlpositionierung der Prothese mit dem Ergebnis abzufinden und mit einer geringeren Einsatzdauer der Prothese zu rechnen.
Minimal Invasive Surgery (MIS) und Computer Assisted Surgery (CAS) [MIS & CAS]
 Minimal-invasive Chirurgie wird zusehends beliebter, da die kürzeren Einschnitte auch ästhetischen Ansprüchen genügen. Die vergleichsweise kleinen Operationseinschnitte sind allerdings nicht ohne Nachteile: da die Sicht unter dem Einschnitt begrenzt ist, steigt das Risiko einer Fehlpositionierung der Prothese. Selbst sehr erfahrene Chirurgen laufen Gefahr, die Prothese falsch zu platzieren. Deswegen sollte MIS immer in Kombination mit CAS eingesetzt werden. Ein CAS-Monitor ermöglicht dem Chirurgen, klar durch den Einschnitt zu sehen und exakt zu arbeiten. Das Risiko der Fehlpositionierung kann somit entscheidend gesenkt werden.
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