Robotik im Gesundheitswesen, um Behandlungsergebnisse von Patienten zu verbessern

Medizinische Roboter assistieren bei Operationen, optimieren die Krankenhauslogistik und ermöglichen es Anbietern, sich individueller um Patienten zu kümmern.

Eine Übersicht über Robotik im Gesundheitswesen

  • Medizinische Roboter verteilen sich auf verschiedene Kategorien: chirurgische Assistenz-, modulare, Service-, soziale, mobile und autonome Roboter.

  • Health Robotics trägt zur Verbesserung von Patientenversorgung und Behandlungsergebnissen bei, während gleichzeitig die Betriebseffizienz steigt.

  • Auf Intel basierende Robotik in der Gesundheitsversorgung fördert Innovationen mit KI-gestützter Chirurgie, Aufgabenautomatisierung und Echtzeitanalyse von Patientendaten.

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Roboter transformieren im Bereich der Medizin die Durchführung von Operationen, optimieren Beschaffungs- und Desinfektionsaufgaben und sorgen dafür, dass Anbieter mehr Zeit für den Kontakt mit Patienten haben. Intel bietet für die Entwicklung von Health Robotics ein vielfältiges Technikportfolio, darunter chirurgische Assistenz-, modulare, Service-, soziale, mobile und autonome Roboter.

In den 1980er Jahren kamen die ersten medizinischen Roboter auf den Markt, die mithilfe von Roboterarmtechnik für chirurgische Assistenz sorgten. Im Laufe der Jahre haben Computer-Vision und Datenanalysen auf Grundlage künstlicher Intelligenz (KI) den Bereich Health Robotics nachhaltig transformiert und ihre Vorteile auf viele andere Gebiete im Gesundheitswesen ausgeweitet.

Heute werden Roboter nicht nur im Operationssaal eingesetzt, sondern auch in klinischen Umgebungen, um das Gesundheitspersonal zu unterstützen und die Patientenversorgung zu verbessern. Im Zuge der COVID-19-Pandemie begannen Krankenhäuser und Kliniken mit der Verwendung von Robotern für eine wesentlich breiteres Aufgabenspektrum, um die Belastung mit Pathogenen zu reduzieren. Es hat sich gezeigt, dass die Betriebseffizienz und Risikominderung durch Health Robotics in vielen Bereichen enorme Vorteile bietet.

So können Roboter beispielsweise Patientenzimmer eigenständig säubern und vorbereiten, sodass sich in Stationen für Infektionskrankheiten der persönliche Kontakt minimieren lässt. Roboter mit KI-fähiger Arzneierkennungssoftware reduzieren die Zeit, die benötigt wird, um Medikamente zu identifizieren, zuzuordnen und an Patienten in Krankenhäusern zu verteilen.

Mit fortschreitender Entwicklung der Technik werden Roboter zunehmend autonomer agieren und bestimmte Aufgaben schließlich vollständig selbst ausführen. So können sich Ärzte, Krankenpfleger und andere medizinische Mitarbeiter auf einen empathischeren Umgang mit Patienten konzentrieren.

Vorteile von Robotik im Gesundheitswesen

Health Robotics ermöglicht eine hochwertige Patientenversorgung, effiziente Prozesse in klinischen Umgebungen und ein sicheres Umfeld für Patienten und Gesundheitspersonal.

Hochwertige Patientenversorgung

Medizinische Roboter unterstützen minimal-invasive Verfahren, individuelle und regelmäßige Überwachung von Patienten mit chronischen Krankheiten, intelligente Therapeutik und soziale Interaktion mit älteren Patienten. Da Roboter die Arbeitslast verringern, können Krankenpfleger und andere Betreuer Patienten mehr Empathie und menschliche Interaktion zukommen lassen, was das langfristige Wohlbefinden fördert.

Betriebseffizienz

Serviceroboter vereinfachen Routineaufgaben, reduzieren die physische Belastung von menschlichem Personal und sorgen für konsistentere Verfahren. Diese Roboter können die Vorräte überwachen und frühzeitig Bestellungen aufgeben, damit Ausrüstung, Geräte und Medikamente stets dort sind, wo sie gebraucht werden. Mobile Reinigungs- und Desinfizierungsroboter können Krankenhauszimmer für neue Patienten schnell keimfrei machen und vorbereiten.

Sicheres Arbeitsumfeld

Serviceroboter sorgen dafür, dass Mitarbeiter im Gesundheitswesen geschützt bleiben, indem sie in Krankenhäusern, in denen ein Expositionsrisiko für Krankheitserreger besteht, Ausrüstung und Bettwäsche transportieren. Reinigungs- und Desinfizierungsroboter verringern die Gefährdung durch Krankheitserreger und tragen zur Reduzierung von in Krankenhäusern übertragenen Infektionen bei; in Hunderten von Gesundheitseinrichtungen kommen sie bereits zum Einsatz. 1 Soziale Roboter helfen außerdem bei schweren Aufgaben wie dem Bewegen von Betten oder Heben von Patienten, wodurch körperliche Belastungen des Gesundheitspersonals verringert werden.

Health Robotics ermöglicht eine hochwertige Patientenversorgung, effiziente Prozesse in klinischen Umgebungen und ein sicheres Umfeld für Patienten und Gesundheitspersonal.

Chirurgische Assistenz-Roboter

Da sich die Technik zur Bewegungssteuerung weiterentwickelt hat, sind chirurgische Assistenz-Roboter heute deutlich präziser. Diese Roboter helfen Chirurgen bei der Durchführung komplexer Mikro-Operationen, ohne dass große Einschnitte nötig werden. Da die chirurgische Robotik weiter Fortschritte machen wird, werden KI-fähige Roboter schließlich Computer-Vision nutzen, um zu bestimmten Körperbereichen zu navigieren und gleichzeitig Nerven und andere Hindernisse zu vermeiden. Einige chirurgische Roboter können Aufgaben sogar autonom erledigen, wobei Chirurgen die Eingriffe über eine Konsole überwachen.

Chirurgische Eingriffe mit Unterstützung durch Roboter werden in zwei Hauptkategorien durchgeführt:

  • Minimal-invasive Operationen im Oberkörper. Dazu gehören robotergestützte Hysterektomie, Prostatektomie, Adipositaschirurgie und andere Verfahren, die sich vor allem auf Weichgewebe konzentrieren. Nach dem Einführen durch einen kleinen Einschnitt erreichen diese Roboter selbst die richtige Position und schaffen eine stabile Plattform, über die per Fernsteuerung Operationen vorgenommen werden können. Offene Chirurgie mit großen Einschnitten war bei den meisten internen Operationen einmal die Norm. Die Genesungszeit war dabei deutlich länger, das Potenzial für Infektionen und andere Komplikationen größer. Manuelles Arbeiten durch einen knopfgroßen Einschnitt ist selbst für erfahrene Chirurgen äußerst schwierig. Chirurgische Roboter wie der „da Vinci“-Roboter von Intuitive machen diese Eingriffe einfach und präzise und sorgen dafür, dass sich Infektionen und andere Komplikationen reduzieren lassen.
  • Orthopädische Chirurgie. Geräte wie der Mako-Roboter von Stryker können für gängige orthopädische Operationen wie Knie- und Hüftersatz vorprogrammiert werden. Durch Kombination von intelligenten Roboterarmen, 3D-Bildgebung und Datenanalysen ermöglichen diese Roboter vorhersehbare Ergebnisse, wobei sie zur Unterstützung des Chirurgen räumlich definierte Grenzen anwenden. KI-Modellierung erlaubt es dem Mako-Roboter, in bestimmten orthopädischen Eingriffen geschult zu werden – mit präzisen Anweisungen zur Richtung sowie zur Ausführung des Eingriffs.

Dank der Möglichkeit, einen Video-Feed aus dem Operationssaal mit anderen Standorten (ob nah oder fern) zu teilen, können sich Chirurgen mit anderen Fachspezialisten austauschen. So profitieren Patienten davon, dass an den Eingriffen die besten Chirurgen beteiligt sind.

Das Gebiet der chirurgischen Robotik entwickelt sich weiter und nutzt zunehmend KI. Computer-Vision ermöglicht es chirurgischen Robotern, in ihrem Sichtfeld zwischen verschiedenen Arten von Gewebe zu unterscheiden. Zum Beispiel können chirurgische Roboter Chirurgen inzwischen dabei helfen, bei Eingriffen Nerven und Muskeln zu vermeiden. 2 Hochauflösende 3D-Computer-Vision bietet Chirurgen detaillierte Informationen und verbesserte Fähigkeiten während eines Eingriffs. Schließlich werden Roboter kleine Unterverfahren übernehmen können, wie z. B. das Vernähen oder andere definierte Aufgaben, stets unter dem wachsamen Auge des Chirurgen.

Auch beim Training von Chirurgen spielt Robotik eine wichtige Rolle. Beispielsweise nutzt die Mimic Simulation Plattform KI und virtuelle Realität, um für neue Chirurgen chirurgisches Robotik-Training bereitzustellen. In der virtuellen Umgebung können Chirurgen Eingriffe üben und Fähigkeiten mithilfe robotischer Steuerung verfeinern.

Modulare Roboter

Modulare Roboter ergänzen andere Systeme und können so konfiguriert werden, dass sie verschiedene Aufgaben erledigen. Im Gesundheitswesen gehören dazu therapeutische Exoskelett-Roboter sowie prothetische Roboterarme und -beine.

Therapeutische Roboter können nach Schlaganfällen, Lähmungen, traumatischen Gehirnverletzungen oder multipler Sklerose bei der Rehabilitation helfen. Diese Roboter, die mit KI und Tiefenkameras ausgestattet sind, können den Zustand von Patienten überwachen, wenn sie verschriebene Übungen ausführen, den Bewegungsgrad in verschiedenen Positionen messen und Fortschritte genauer verfolgen als das menschliche Auge. Außerdem können sie mit Patienten interagieren, um Coaching und Ermutigung zu bieten.

Serviceroboter

Durch Übernahme logistischer Routineaufgaben können Serviceroboter das Personal entlasten. Viele dieser Roboter agieren autonom und können nach Erledigung einer Aufgabe einen Bericht senden. Solche Roboter richten Patientenzimmer her, verfolgen Lieferungen und geben Bestellungen auf, erneuern medizinische Vorräte und transportieren Bettwäsche in die und aus der Wäscherei. Wenn bestimmte Routineaufgaben von Servicerobotern übernommen werden, hat das Gesundheitspersonal mehr Zeit, sich um den unmittelbaren Patientenbedarf zu kümmern.

Soziale Roboter

Soziale Roboter interagieren direkt mit Menschen. Diese „freundlichen“ Roboter können in langfristigen Pflegeumgebungen eingesetzt werden, um für soziale Interaktion und Überwachung zu sorgen. Sie können Patienten ermutigen, Behandlungspläne einzuhalten, oder kognitives Engagement fördern, sodass Patienten aufmerksam und positiv gestimmt bleiben. Sie können auch dazu dienen, Besuchern und Patienten im Krankenhausumfeld die Richtung zu weisen. Im Allgemeinen helfen soziale Roboter bei der Reduzierung der Arbeitslast von Pflegepersonal und verbessern das emotionale Wohlbefinden der Patienten.

Mobile Roboter

Mobile Roboter folgen einem Draht oder vordefinierten Spuren, um sich in Krankenhäusern und Kliniken fortzubewegen. Sie werden für verschiedenste Zwecke verwendet – ob zum Desinfizieren von Räumen, zum Transportieren von Patienten oder zum Bewegen von schweren Geräten. Mobile Reinigungs- und Desinfektionsroboter können ultraviolettes Licht (UV) (UV-Licht) und Wasserstoffperoxid-Dampf oder Luftfiltration verwenden, um Infektionen zu reduzieren und erreichbare Orte auf einheitliche Weise zu desinfizieren.

Autonome Roboter

Autonome Roboter mit integriertem LiDAR-System (Light Detection and Ranging) sowie visuellen Rechen- oder Mapping-Funktionen können Patienten in Untersuchungs- oder Krankenhauszimmern selbst aufsuchen, sodass Klinikpersonal aus der Ferne interagieren kann. Roboter, die von einem Remotespezialisten oder anderen Mitarbeitern gesteuert werden, können Ärzte auch bei ihren Visiten begleiten, wobei der Spezialist Beratung auf dem Bildschirm in Bezug auf Patientendiagnosen und -versorgung beisteuert. Diese Roboter können ihre eigenen Akkus überwachen und bei Bedarf zur Ladestation zurückkehren.

Einige autonome Roboter führen Reinigungs- und Desinfizierungsaufgaben durch, indem sie durch Stationen für Infektionskrankheiten, Operationssäle, Laborräume und öffentliche Krankenhausbereiche navigieren. Ein autonomer Roboter-Prototyp, der vom Start-up Akara entwickelt wurde, wird gerade auf das Desinfizieren kontaminierter Flächen mit UV-Licht getestet. Akara hat sich das Ziel gesetzt, Krankenhäuser im Kampf gegen COVID-19 bei der Desinfektion von Räumen und Geräten zu unterstützen. Der Prototyp nutzt eine Intel® Movidius™ Myriad™ X VPU, um bei der Arbeit sicher um Personen herum navigieren zu können.

Intel® Technik für Robotik im Gesundheitswesen

Intel® Technik ermöglicht Health-Robotics-Lösungen in einem vielfältigen Ökosystem von Hardwareherstellern und Softwareanbietern. Intel bietet eine breite Palette an Rechentechnologien mit Unterstützung für Computer-Vision, um die Designanforderungen von hochleistungsfähiger Technik für chirurgische Assistenz, mobilen Liefer- und autonomen UV-Desinfizierungsrobotern und Robotern zu erfüllen, die eine bessere Patientenüberwachung, Fachberatung, soziale Interaktion und vieles mehr ermöglichen.

Intel® Technik dient als Grundlage für Robotik im Gesundheitswesen
Intel® Movidius™ VPUs Intel® Movidius™ VPUs unterstützen eine Reihe von medizinischen Robotern, ob bei der Begleitung von Ärzten bei ihren Visiten oder bei der Reinigung. Während der COVID-19-Pandemie ist ein Roboter-Prototyp für UV-Desinfektion, der mit einer Intel® Movidius™ Myriad™ X VPU ausgestattet war, sicher um Menschen herum navigiert und hat gleichzeitig Krankenhausflächen desinfiziert.
Intel® RealSense™ Technik Intel® RealSense™ Tiefenkameras helfen Anbietern bei der Verfolgung von Veränderungen in den Gelenken von rheumatoiden Arthritispatienten, um das Fortschreiten der Krankheit genau zu überwachen. Bei Patienten in der Physiotherapie können Therapeuten mit Kameras Veränderungen im Bewegungsradius überwachen, um Fortschritte bei der Rehabilitation präziser zu bestimmen.
Intel® Distribution of OpenVINO™ Toolkit3 Das Intel® Distribution of OpenVINO™ Toolkit optimiert die Entwicklung von Vision-Anwendungen auf Intel-Plattformen, darunter VPUs und CPUs. Dieses Portfolio unterstützt vielfältige Anwendungsfälle, von chirurgischen Assistenzrobotern über Service- und soziale Roboter, die autonom durch Krankenhausflure navigieren.
Intel® Core™ Prozessoren und Intel Atom® Prozessoren Intel® Prozessoren sind mit verschiedenen Optionen für Rechenleistung und Stromverbrauch erhältlich, die von Deep Learning–gestützten chirurgischen Robotern bis hin zu Desinfizierungsrobotern mit geringem Stromverbrauch alles ermöglichen.
Skalierbare Intel® Xeon® Prozessoren Skalierbare Intel® Xeon® Prozessoren bieten hohe Leistung für Edge-Server in Krankenhäusern und Kliniken und dienen als Grundlage für die von vernetzten Systemen und Geräten generierten Daten.
Von Intel unterstützte 5G-Netze Von Intel unterstützte 5G-Netze verbessern über videobasierte Checkups den Zugriff auf medizinische Spezialisten und erlauben durch beispiellose Verbindungsgeschwindigkeiten, ultraniedrige Latenz und extreme Netzwerkzuverlässigkeit AR/VR-gestützte Operationen.

Die Zukunft von Robotik im Gesundheitswesen

Health Robotics wird sich weiterentwickeln; das Gleiche gilt auch für Bereiche wie maschinelles Lernen, Datenanalysen, Computer-Vision und andere Technologien. Roboter aller Arten werden kontinuierlich optimiert, um Aufgaben autonom, effizient und präzise zu erledigen.

Intel arbeitet gemeinsam mit Technologieanbietern und Wissenschaftlern an der Entwicklung der nächsten Generation von Robotiklösungen. So arbeitet Intel Labs China mit dem Suzhou Collaborative Innovation Medical Robot Research Institute zusammen, um einen medizinischen Robotics-Inkubator für Start-ups zu etablieren. Intel unterstützt durch Bereitstellung von Technologie- und Forschungs-Support die Erarbeitung neuer Anwendungen für KI- und IoT-Technik im Bereich der Medizinrobotik. Diese Beiträge fördern laufende Innovationen, die die Automatisierung erhöhen, die Effizienz steigern und einige der größten Herausforderungen im Gesundheitswesen lösen.

FAQs

Häufig gestellte Fragen

Der Einsatz von medizinischer Robotik, ein schnell wachsender Bereich im Gesundheitswesen, erhöht die Präzision bei chirurgischen Eingriffen sowie die Effizienz in Krankenhäusern und Kliniken.

Roboter decken im medizinischen Bereich verschiedene Bereiche ab. Chirurgische Roboter ermöglichen beispielsweise minimal-invasive Operationen und erlauben es neueren Chirurgen, früher in ihrer Karriere komplexe Eingriffe durchzuführen. Mobile Roboter übernehmen Reinigungs- und Desinfizierungsaufgaben entlang vordefinierten Pfaden. Autonome Roboter können selbst durch Kliniken und Krankenhäuser navigieren, sich mit Patienten beschäftigen und es Ärzten ermöglichen, aus der Ferne zu konsultieren.

Hinweise und Disclaimer

Für die Funktion bestimmter Technik von Intel® kann entsprechend konfigurierte Hardware, Software oder die Aktivierung von Diensten erforderlich sein.

Kein Produkt und keine Komponente bieten absolute Sicherheit.

Ihre Kosten und Ergebnisse können variieren.

Produkt- und Leistungsinformationen

1“Coronavirus: Robots use light beams to zap hospital viruses”, BBC, März 2020, https://www.bbc.com/news/business-51914722.
2“Robotic-assisted surgery FAQs“, UC Davis Health, https://health.ucdavis.edu/surgicalservices/roboticsurgery/faqs.html.
3Unter Umständen können Intel Compiler, die nicht für Mikroprozessoren von Intel spezifisch sind, das gleiche Optimierungsniveau bieten. Zu diesen Optimierungen gehören Befehlssätze für SSE2, SSE3 und SSSE3 sowie weitere Optimierungen. Intel übernimmt keine Garantie für die Verfügbarkeit, Funktionalität oder Wirksamkeit von Optimierungen für Mikroprozessoren, die nicht von Intel hergestellt wurden. Mikroprozessorabhängige Optimierungen in diesem Produkt sind für die Anwendung in Verbindung mit Intel® Mikroprozessoren bestimmt. Bestimmte, nicht für die Intel® Mikroarchitektur spezifische Optimierungen sind Intel® Mikroprozessoren vorbehalten. Entnehmen Sie weitere Informationen zu den spezifischen Befehlssätzen, auf die dieser Hinweis zutrifft, bitte den entsprechenden Benutzer- und Referenzhandbüchern.