5G-OR

Der Fachkräftemangel stellt Kliniken vor neue Herausforderungen. Gerade der Operationssaal, der mit seinen komplexen Abläufen hohe Anforderungen an das Personal stellt, ist von fehlenden Fachkräften besonders betroffen. Es müssen neue Wege gefunden werden, um die stetig ansteigende Arbeitslast zu verringern. Die optimale Integration in die bestehende Work-Flows ist dabei essenziell, um Adaption und Implementierung neuer Lösungen schnell, effektiv und wirtschaftlich umzusetzen. Vor allem die Automatisierung und Digitalisierung von Arbeitsabläufen im OP-Umfeld bietet ein hohes Potential medizinisches Fachpersonal zu entlasten. Und überall, wo großes Wissen für eine Intervention benötigt wird, können ferngesteuerte robotische Systeme potenziell lange Anreisewege für Expert*innen oder Patient*innen obsolet machen. Doch eines braucht alles Genannte: eine stabile und zuverlässige Verbindung!

Genau dies ermöglicht ein klinikeiniges 5G-Netz. Durch die 5G Technologie wird eine kabellose und gleichzeitig stabile, latenzarme Verbindung mit hoher Bandbreite ermöglicht. Durch die Nutzung lizensierter Frequenzen erhöht sich die Störsicherheit und die Kontrolle über die Funkschnittstelle für Kliniken enorm. Im Projekt 5G-OR (Establishing the next generation of a 5G-enabled operating room ecosystem to improve patient outcome) haben die Expert*innen des Fraunhofer IPA gemeinsam mit b-com, der Charité Berlin, dem Institut Hospitalo-Universitaire (IHU) Strasbourg, der Hochschule Reutlingen, RDS, Karl Storz und SectorCon in einem interdisziplinären Team aus Ingenieur*innen, Ärzt*innen, Pflegepersonal und Klinikmanager*innen insgesamt vier Operationssäle und drei Reallaboren in Deutschland sowie Frankreich mit 5G-Netzwerken ausgestattet.  Anhand von vier zukunftsweisenden Anwendungen (KI-gestützte Überwachung der Vitaldaten, KI-gestützte Analyse chirurgischer Daten, Roboterassistierte Telechirurgie und Mobile Roboter-Unterstützung im Operationssaal) wurden die Potentiale der Technologie erörtert und ausgetestet. Der Hybrid-OP des Fraunhofer IPA in Mannheim wurde dabei nicht nur mit einem 5G-Netz ausgestattet, sondern auch mit einem OP des IHU Strasbourg verbunden. Dadurch wurde eine grenz-überschreitende An- und Fernsteuerung von Geräten ermöglicht und die zwei OPs virtuell zusammengelegt, um die Zukunft der OP- und Landesgrenzen überschreitende Zusammenarbeit zwischen Teams bereits heute zu ermöglichen.

Ein intelligenter Patch überwacht durchgehend Vitaldaten der Patient*innen und überträgt sie in Echtzeit an eine Plattform, die mithilfe von KI frühzeitig Komplikationen erkennt. 5G ermöglicht dabei hochfrequente Datenverarbeitung. Im OP analysiert KI endoskopische Bilder, Videos und Instrumentendaten, um den Operationsfortschritt zu bewerten, Risiken zu identifizieren und Abläufe zu optimieren. Darüber hinaus erlaubt roboterassistierte Telechirurgie mit haptischem Feedback Ferneingriffe, bei denen 5G hohe Bandbreiten und niedrige Latenzen für den Echtzeitdatenaustausch sicherstellt - ein Vorteil bei fehlenden Spezialisten und zum Schutz des Personals vor Gefahren. Ergänzend entlastet ein mobiler OP-Roboter das Team, indem er Material und Instrumente präzise und zuverlässig transportiert, koordiniert über 5G-Campusnetze. Im Projekt 5G-OR wurden alle vier Anwendungen entwickelt und implementiert. Die Fähigkeiten des 5G Technologie wurden dabei genutzt und ausgereizt. Mit der Vernetzung der OPs, Daten, Geräten und Anwendungen ist die Zukunft des OPs anhand moderner Entwicklungen des Fraunhofer IPA und der Projektpartner bereits heute zugänglich.

Aufgrund der erfolgreichen deutsch-französischen Zusammenarbeit und herausragender Forschung durfte das Konsortium zum Ende des Projektes die Ergebnisse in der französischen Botschaft in Berlin Vetreter*innen aus Politik, Wirtschaft und Forschung vorstellen. Zudem hielten Expert*innen aus dem Konsortium Fachvorträge aus den Forschungsgebieten des Projektes und diskutierten in einem Plenum über den OP der Zukunft. Bei der anschließenden Abendveranstaltung mit Blick auf das Brandburger Tor und den Pariser Platz haben unsere Expert*innen den Gästen für Fragen und Diskussionen zur Verfügung gestanden.

Vor allem die Telechirurgie und KI haben ein hohes Potential die Herausforderungen des heutigen und zukünftigen Fachkräftemangel im OP entgegenzuwirken. Deshalb forscht das Fraunhofer IPA mit dem IHU Strasbourg weiterhin gemeinsam im Rahmen des Projektes DAIOR, um mit den Technologien Interventionen in Echtzeit unterstützen. Die deutsch-französische Kooperation ermöglicht die ortsübergreifende roboterassistierte Telechirurgie weiter voranzutreiben und durch die Entwicklung eines KI-Modells die Verzögerungen in der Datenkommunikation auf beiden Seiten zu kompensieren, so dass noch komplexere Eingriffe mit mehr Modalitäten ermöglicht werden. Ziel der Forschung ist die Grundlagen zu schaffen, um in Zukunft mit Telechirurgie ortsunabhängige Operationen über das Internet durchzuführen, wodurch freie OP-Kapazitäten flexibel genutzt, Eingriffe schneller durchgeführt und Patienten besser versorgt werden.

Steckbrief

Projektname: 5G-OR – Establishing the next generation of a 5G-enabled operating room ecosystem to improve patient outcome (Aufbau der nächsten Generation eines 5G-fähigen Operationssaal-Ökosystems zur Verbesserung der Patientenversorgung)

Projektdauer: 3 Jahre ab 1.1.2022

Projektpartner:

Deutschland

• Fraunhofer IPA (Koordinator DE)
• Hochschule Reutlingen
• Charité-Universitätsmedizin Berlin
• SectorCon GmbH
• KARL STORZ SE & Co. KG

Frankreich

• IHU-Strasbourg (Koordinator FR)
• b<>com Institute of Research and Technology
• RDS (Rhythm Diagnostic Systems)

Fördergeber: Bundministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Projektträger: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Budget:

• Gesamtmittel: 2 720 723,88 € (Projektkosten)
• Fördersumme: 2 063 187,19 € (Förderung)

Link: https://www.digitale-technologien.de/DT/Redaktion/DE/Pressemitteilungen/2022/intern_koop_5g_campusnetze_pm.html