5G maakt operaties op afstand mogelijk

Een medisch noodgeval vereist een gecompliceerde operatie. Maar soms is de dichtstbij zijnde specialist honderden kilometers verderop. Dit kan nu een kwestie van leven of dood zijn. Maar over een paar jaar kunnen chirurgen patiënten op afstand opereren, met ondersteuning van een robot met haptische feedback.

Een interdisciplinair Frans-Duits team heeft hightech hybride operatiekamers ontwikkeld die de kracht van 5G en AI benutten om nieuwe toepassingen te ontsluiten. Het ziekenhuis zou zijn eigen 5G-netwerk beheren, wat zorgt voor verbindingen met een geringe vertraging om continu gegevens uit te wisselen tijdens de operatie. Onderzoekers werkten aan deze en andere scenario's in het pas afgeronde 5G-OR-project (Establishing the next generation of a 5G-enabled operating room ecosystem to improve patient outcome).

Economie in de zorg

Ziekenhuizen worden door economische druk gedwongen om efficiënte nieuwe infrastructuur en processen te bouwen. Tegelijkertijd zoeken ze nieuwe manieren om technologie te gebruiken om data te verbinden en te delen. Het Frans-Duitse project 5G-OR, dat publiek en industrieel onderzoek samenbrengt, richt zich op beide aspecten.

Uit recent onderzoek blijkt dat zeven van de tien ziekenhuizen in Duitsland vorig jaar verlies leden. Behalve het consolideren van hun diensten en het moderniseren van hun infrastructuur zien veel ziekenhuizen samenwerking en fusies als een belangrijke bouwsteen om zichzelf nu en in de toekomst op een veilige financiële basis te zetten. Een andere uitdaging is het tekort aan zorgprofessionals.

Hybride hightech operatiekamers

Het 5G-OR-project bracht ingenieurs, ondernemers, chirurgen en anesthesisten over landsgrenzen heen samen op drie locaties: Mannheim, Berlijn en Straatsburg. De experts ontwikkelden drie hightech hybride operatiekamers met intra-operatieve beeldvormingssystemen. De belangrijkste doelstellingen zijn om het aantal complicaties als gevolg van medische procedures te verlagen en de workflows in de OK te stroomlijnen.

Medische fouten komen nog steeds voor bij ongeveer 8-12% van alle ziekenhuisopnames. De introductie van 5G-technologie maakt veilige, flexibele en betrouwbare draadloze communicatie en de uitwisseling van data via een krachtige datapijplijn mogelijk. Dit niveau van connectiviteit vermindert fouten en verbetert de efficiëntie. Om gegevens effectiever te analyseren tijdens operaties en het gebruik van robotica in de geneeskunde te ondersteunen, wordt kunstmatige intelligentie (AI) gebruikt.

Het verwerken van grote hoeveelheden multimodale datarecords in real-time zal de patiëntbewaking en de therapie in klinische settings, en met name in de operatiekamer tijdens anesthesie, veranderen. 5G-OR is hiervoor de basis.

Toepassingen

Het internationale team bracht vier relevante toepassingen in de praktijk als onderdeel van het project:

• Door AI ondersteunde bewaking van vitale functies. Patiënten dragen een slimme pleister tijdens de behandeling, van de operatie tot en met de nazorg thuis. Sensoren in de pleister volgen vitale functies en communiceren deze draadloos naar een bewaakt platform, waar ze worden geanalyseerd met behulp van AI. Dit maakt het mogelijk om potentiële complicaties vroegtijdig te detecteren. 5G-OR legt ook de basis voor een compleet nieuw soort hoogfrequente gegevensverwerking in realtime, wat een wijdverbreid gebruik van AI mogelijk zal maken.
• Door AI ondersteunde analyse van chirurgische data. Tijdens de operatie kan AI worden gebruikt om bijvoorbeeld endoscopische beelden of videosequenties te analyseren, samen met data van chirurgische instrumenten en processen. Op deze manier kan de voortgang van de operatie worden bepaald en kunnen mogelijke afwijkingen of risico's worden geïdentificeerd. Dit soort analyses stroomlijnen ook de workflows in de operatiekamer.
• Door een robot ondersteunde telechirurgie. Dankzij hightech operatiekamers kunnen chirurgen patiënten op afstand opereren, met ondersteuning van een robot met haptische feedback. 5G zorgt voor hoge bandbreedtes voor de grote hoeveelheden data, samen met een verbinding met geringe vertraging voor het uitwisselen van data in real-time tijdens de operatie. Deze toepassing kan helpen bij noodgevallen wanneer specialisten niet lokaal beschikbaar zijn. Het systeem kan ook lokaal buiten de OK worden gebruikt, bijvoorbeeld om medisch personeel te beschermen tegen risico's zoals röntgenstraling of infecties.
• Ondersteuning door een mobiele robot in de operatiekamer. Een mobiele robot die speciaal is ontwikkeld voor OK-omgevingen vervoert medische benodigdheden en instrumenten. Het verlicht de werklast van ziekenhuispersoneel door logistieke taken tijdens de operatie uit te voeren. Methoden die lang geleden in industriële fabrieken werden toegepast, vereisen het uiterste aan nauwkeurigheid, veiligheid, flexibiliteit en betrouwbaarheid bij gebruik in een operatiekamer. Campusbrede 5G-netwerken maken dit werkelijkheid door data in realtime te leveren.

Focus

De focus ligt nu op het overbrengen van deze applicaties en technologieën naar de klinische praktijk. Dit omvat uitgebreide tests, beoordelingen van medische goedkeuringen en het vinden van paden naar de markt via industriële partners en start-ups. Het projectteam is ook van plan om het netwerk uit te breiden. Hun doelen zijn hier tweeledig: enerzijds bredere feedback van gebruikers krijgen en anderzijds de internationale samenwerking versterken.

Nauwe samenwerking tussen Duitsland en Frankrijk binnen het project is niet alleen belangrijk. Dit project maakt de grensoverschrijdende uitwisseling van data mogelijk en versnelt de internationale consensus over het gebruik van AI in operatiekamers. Op deze manier draagt 5G-OR bij aan vooruitgang in de chirurgische praktijk en aan het verbeteren van de veiligheid van patiënten in Europa.

Bij het project waren het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Mannheim, het Institut Hospitalo-Universitaire (IHU) in Straatsburg, Charité Universitätsmedizin Berlin, de Hochschule Reutlingen, SectorCon Ingenieursgesellschaft in Berlijn , Karl Storz in Tuttlingen (Schwäbische Alp) , het onderzoeks- en technologie-instituut b<>com in Rennes en Rhythm Diagnostic Systems (RDS) in Straatsburg betrokken

Foto: Fraunhofer IPA