Deutscher Ideenkatalog

Deutscher Ideenkatalog
Inhalt
1. Thema: Transport und Logistik

1.1. Intelligente Fahrstrategie der Automatischen Warentransportanlage (AWT) für
Krankenhausgüter

1.2. Robotische Transportvehikel, die mit Menschen im gleichen Arbeitsumfeld agieren
können

1.3. Automatische Erfassung von wichtiger Vorratsartikeln (z. B. Kittel, OP-Kleidung)
über Sensoren in den Schränken

1.4. Automatisierte Sterilisation (und Transport) von laparoskopischen und chirurgischen
Instrumenten

1.5. Automatisierter Patiententransport zum Ort der Bestrahlungstherapie

1.6 Robotische Patiententransportlösung: ein automotiver Stretcher
2. Thema: Robotische Navigation

2.1. Tracking System for Partikel/Protonenbestrahlung

2.2. Anti-Kollisionssystem für Roboter die in Überlappung miteinander und mit
Menschen agieren

2.3.Verwendung von Vektordaten für Robotische Navigation

2.4. Erfassung und Vorhersage von Gewebedeformation, z.B. während robotisch
navigierter Extraktion von Tumorgewebe

2.5. Bildüberlagerung Video und Röntgen zur Projektion von Eintrittspforten auf der Haut
beim Einbringen von Drähten in der Orthopädie / Unfallchirurgie
3. Thema: Labor, Analyse und Produktion

3.1. Robotische Spritzenpräparation für die Qualitätskontrolle bei der Produktion von
Radiopharmaka

3.2. Automatische Synthesemodule für die C-11 Tracer-Produktion

3.3. Robotische Reinraumproduktion von Zytostatika in kleinen Dosen

3.4. Roboter für den schnelleren Transport zur Analyse von Laborproben

3.5. Automatisch adjustierbarer Mikroskoptisch für Gewebekulturflaschen

3.6. Robotisches Gerät um die Quantität und Konzentration von Zellproben in einem
flüssigen Probe zu bestimmen (z.B. Klassifikation von spermiogrammen)
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3.7. Automatisierte Füllstandsanzeige and Anzeige für Kryproben im
Stickstofflagerungstank
4. Thema: Rehabilitationstechnik und Pflegetechnik
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4.1. Robotisch-navigierte Rehabilitationstechnologie die Bewegungen von schwer
bewegungseingeschränkten Patienten erlaubt oder steuert (z.B. Exoskelette)
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4.2. Pflege-Roboter, Patienten Baderoboter, Haarwaschroboter
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5. Thema: Diagnose und Therapie
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5.1.“Uro-Boot”
Robotisch-navigierte und ferngesteuerte endoskopische Kapsel mit Drahtloser Emission
von Bilddaten und integrierter Therapieoption für den Urogenitaltrakt
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5.2. OCT
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5.3. Intraoperativer positiver LN Detektor/Mixer,

5.4. Gefäßdetektion ähnlich wie “Ro-blood“
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1. Thema: Transport und Logistik
Einleitung
Zu diesem Themenbereich zählen u.a. der Transport und die Bereitstellung von Gütern im
Krankenhaus und zu den Stationen, das Bewegen von Personen im Krankenhaus (und in der
Pflege), sowie das Lagern von Gütern in Zentrallagern und auf den Stationen. Alle diese
Transporte erfordern eine ausgefeilte Logistik und eine angepasste effiziente Technologie, z.B.
um intelligentere Nutzung mit besserem Fluss zu ermöglichen oder die Sicherheit der
Menschen zu erhöhen. Auch die gleichzeitige Anwesenheit von Robotern oder automatischen
Vehikeln im selben Raum wie Menschen stellt eine Herausforderung dar.
Die Warenlagerung in Krankenhäusern ist oftmals noch nicht so weit entwickelt wie die
industriellen automatisierten Lagerungssystemen, die es bereits gibt (bis auf die Registrierung
der gelagerten Waren im Computer), und erfordert viel Personal. Das Identifizieren von Gütern,
sie automatisch entnehmen und zu einem definierten Ort zu bringen, sind typische robotische
Aufgaben und robotische Lagerungssysteme sind in der Industrie weit verbreitet und erhältlich.
Krankenhäuser bräuchten allerdings an die speziellen Vorgaben angepasste Lösungen (u.a. bei
der Hygiene). Spezifische Scanner Systeme auf den Stationen wären hilfreich.
Auch bei Arzneimitteln gibt es Vorteile „chaotischer Lagerhaltung“, z.B. bei Firmen wie
Fresenius und Braun in der Industrie verbreitet, computergesteuert in Apotheken. Für fertige
und Groß-Packungen sind diese gut geeignet, jedoch für den Herstellungsbetrieb nicht so
geeignet.
Ideen:
1.1. Intelligente Fahrstrategie der Automatischen Warentransportanlagen (AWT) für
Krankenhausgüter
Zur Zeit arbeiten die AWT´s in Kiel und Lübeck mit eher konservativen Fahrstrategien, z.B.
werden die Kliniken bei Transportanforderungen nach Priorität geordnet. Die Verfügbarkeit der
Fahrzeuge ist generell gut, aber es ist keine Mehrfachbelegung möglich, um eine bessere
Auslastung zu erzielen (z.B. wenn Fahrzeuge auf Wegen schon abschnittsweise etwas
mitnehmen und übergeben). Es besteht ein Bedarf für eine intelligentere Fahrstrategie der
AWT.
Dynamischere, verbesserte Fahrzeugbewegungen würden die Kapazitäten erweitern, weil
Transportkapazitäten und Wegeoptimierung eine effektivere Nutzung bedeuten. Potentielle
Nutzer wären alle Leistungsanbieter im UKSH, die das System schon nutzen: Küche,
Wäscherei, Zentrallager, Zentrale Sterilgutaufbereitung. Bereits existierende Lösungen:
Intelligente Logistiklösungen und Strategien z.B. nach biologischem Vorbild (z.B. Ameisen).
1.2. Robotische Transportvehikel, die mit Menschen im gleichen Arbeitsumfeld agieren
können
Die AWT´s arbeiten in einem abgeschlossenen Sicherheits-Bereich schienengeführt an der
Decke oder durch Leitungen im Boden geführt, daher der extra Raumbedarf. Bereiche, in denen
Warentransporte sich den Raum mit Menschen teilen müssen: wegen der
Sicherheitsproblematik gab es in der Praxis hier bisher keine Transportautomatisierung.
Probleme bestehen bei mehreren Kliniken des UKSH, die baulich nicht an die AWT
angeschlossen sind (z.B. Kinderklinik), diese benötigen alternative Lösungen. Es sind hier
intelligente robotische Lösungen gefragt, die es ermöglichen Transportlösungen auch in den
von Personen bzw. Patienten benutzten Bereichen einzusetzen bzw. umgekehrt
Patiententransporte auch in den Transportkanälen zwischen den Häusern eines Klnikum
durchzuführen (derzeit müssen immobile Patienten oft im Rollstuhl bzw. im Auto vom
Fahrdienst von einem Gebäude ins Nachbargebäude gebracht werden). Auch für Kliniken bzw.
Krankenhäuser, die nicht über eine AWT verfügen, könnte der Einsatz von robotischen
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Systemen, die sich frei auch auf dem Klinikgelände bewegen können, in Betracht gezogen
werden. Vorteil: bessere Nutzung von Raum und Anbindung aller Kliniken möglich
Potentielle Nutzer: Alle Leistungsanbieter im UKSH, die das System schon nutzen: Küche,
Wäscherei, Zentrallager , Sterilisation, Abfall, aber auch Patienten und Pflegepersonal
Eine mögliche Verbesserung der Akzeptanz durch entsprechendes Design der Vehikel möglich.
In diesem Feld sind bereits durch intelligente Navigation und durch Sensoren realisierter
Kollisionsschutz auf den Weg gebracht, z. B. als Prototyp wie der Care-o-bot des FrauenhoferInstituts Stuttgart (intelligente Navigation, Handreichungsaufgaben durch flexiblen Roboterarm)
oder der Casero der deutschen Firma MLR Systems GmbH. Diese können zwischen Personen
navigieren ohne mit Ihnen zusammenzustoßen und sind intelligent genug bestimmte
Fahrwegsrouten zu lernen und Monitoring Aufgaben wahrzunehmen. Beide wurden schon in
Umgebungen wie Pflegeheimen getestet, müssen jedoch noch weiterentwickelt werden, um
den Bedürfnissen der Patienten gerechter zu werden. Im Forth Valley Royal Hospital in Larbert,
Stirlingshire, einem Krankenhaus in Schottland werden Transportroboter eingesetzt, die
Lastkarren gleichend im Regelbetrieb zum Müll entsorgen, Essen transportieren, allerdings
immer noch in einem Korridorsystem im Untergrund separat, auch Fahrstühle separat,
navigieren in den Gängen mit rotierenden Laser, Sensoren zur Kollisionsvermeidung; auch
Putzroboter, die die OP Säle reinigen und Automatisierung der Krankenhausapotheke;
Am Magdeburger Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) wurde eine
taktile Haut für Roboter entwickelt: es ist ein Sensorsystem, dass Sicherheit gewährleisten soll,
auch zur Lenkung des Roboters durch „Schubsen“ verwendbar, oder als Fußbodenbelag für
Sicherheitszonen denkbar oder als Monitoring wenn jemand hinfällt;
1.3. Automatische Erfassung von wichtigen Vorratsartikeln (z.B: Kittel, OP-Kleidung)
über Sensoren in den Schränken
Die Entnahme von Kleidung wird bisher vom Pflegepersonal erfasst und führt zu Bestellung;
Bedarf: Scannsystem für Verbrauchsmaterialien und OP Kleidung.
Automatische Erfassung, wann ein Lagerartikel im Schrank entnommen wurde, bzw. nicht mehr
vorhanden ist und neu bestellt/aufgefüllt werden muss. Das System muss leicht bedienbar sein,
aber es gibt Vorgaben für die Autorisation der Bestellung. Abstimmung mit der Lagerhaltung
und Logistik wichtig. .
Bereits jetzt sind Mitarbeiter der Service GmbH unterwegs, die die vom Personal aufgehängten
Code-Schilder scannen (diese werden außen an den Schrank gehängt, wenn sich Artikel
leeren) und die Bestellung von den Modulschränken der Stationen aufgeben. Dieses System
könnte durch Sensoren in den Fächern ergänzt werden, die eine Automatisierung leisten.
1.4. Automatisierte Sterilisation (und Transport) von laparoskopischen und chirurgischen
Instrumenten
1.5. Automatischer Patiententransport zum Ort der Bestrahlungstherapie
Bei der Planung des neuen Partikelbestrahlungszentrums in Kiel müssen wegen der
„kostbaren“ Bestrahlungszeit und den Anforderungen der Bewegungslosigkeit während der
Prozedur die Patienten in einer Vorbereitungsphase in einem Vorraum immobilisiert und
vorbereitet werden. Vorbereitung und Überwachung der Lagerung sollen durch eine MTA
erfolgen. Es ist eine sehr enge Bestrahlungsplanung im Raum vorgesehen, es muss einen
„fliegenden Wechsel“ geben.
Dabei soll eine Teil-Automatisierung des Patiententransports mit einer Liege erfolgen, die in den
Behandlungsraum über Magnetstreifen eingefahren wird und vom KUKA-Bodenarm-Roboter
angehoben und in Position gebracht wird. Unklar ist noch, welches System hierfür benutzt
werden wird (z.B. PatLog-System der Firma ONCOlog Medical QA AB, Schweden).
Anmerkung: Wie kann man Akzeptanz durch Design oder „menschliche Elemente“ verbessern?
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1.6. Robotische Patiententransportlösung: ein automotiver Stretcher
Problem: In der Klinik müssen die Patienten zu einer Operation bisher vom Bett im Zimmer auf
den Stretcher zum OP in die Vorbereitungsräume gebracht werden. Manchmal wird dort schon
die Regionalanästhesie durchgeführt, auch werden sie dort zunächst „geparkt“. Von dort geht
es auf den OP Tisch. Danach in den Aufwachraum und wieder auf Station zurück. Zur Zeit gibt
es u.a. Rollboards und mechanische und elektrische Hilfen zum Umbetten, meist sind 2-3
Personen nötig.
Lösung/Idee: ein Stretcher mit Eigenantrieb, der 2-3 m hinter einem herfährt und folgt (wie ein
Golfcaddy), denkbar auf einem Isoschienensystem.
Es wäre weiterhin ideal nur 1 Medium zu haben, also wenn der Stretcher sich gleich als OP
Tisch verwenden ließe, dann wären weniger Personen zum Umlagern nötig und weniger
schwere Hebetätigkeit für das Personal. OP Tische haben jedoch einige Vorgaben: z.B. muss
der Chirurg mit den Beinen ergonomisch darunter passen, der Tisch muss höhenverstellbar
sein, Hygieneaspekte sind zu beachten, manchmal erforderlicher Einsatz von Wärmematten,
Nässeaufnahme problematisch, der OP-Tisch muss eine Kippfunktion haben, denn bei minimalinvasiven Eingriffen mit Laparoskopien lagern die Patienten z.T. kopfüber im Winkel von 30%
gekippt (denn besonders bei Eingriffen im kleinen Becken muss der Darm aus dem Weg); auch
z.B. für HNO Eingriffe würde ein Stretcher gehen;
Ebenfalls eine Herausforderung ist die Lagerung/Transport und Untersuchung von stark
adipöse Patienten: z.B. im CT, MRT, auf OP Liegen usw.
Das Bewegen von Personen in der Pflege erfolgt derzeit bereits mit einer Vielzahl möglicher
Liftersysteme (z.B. Hänge- oder Gurtlifter, motorisierte Lifter mit Steuerung per
Handbedienung), die das Personal unterstützen und entlasten können. Dies umfasst u.a. den
Transport vom Bett in den Rollstuhl, vom Zimmer zum Bad und in die Badewanne/Dusche und
jeweils zurück oder heraus. Der Transport kann in liegender oder sitzender Position erfolgen.
Für das Krankenhaus umfassen solche Transportvorgänge außer den o.g. noch den Transport
der Patienten innerhalb des Krankenhauses im Rollstuhl oder zwischen den Kliniken auf Tragen
in Autos. Das Pflegepersonal hat bei der Bedienung der Lifter und der Vorbereitung der
Patientenaufnahme z.B. Netze am Patienten anzubringen und die Lifter zur und in die Dusche
oder Badewanne hinein zu leisten.Probleme ergeben sich bei schwergewichtigen Patienten
(Netz unterlegen, heben, bewegen), bei den Badeliftern z.B. beim Transfer, beim Kleidung ausund anziehen, bei der Reinigung bei Mehrfachgebrauch. Schwierigkeiten beim Bewegen von
Personen ergeben sich auch dadurch dass es keinen Allzwecklifter gibt, und verschiedene
Geräte benötigt werden. Die Servicerobotik hat Verbesserungspotential, z.B. wenn autonom
navigierende Lifter einfach angefordert werden könnten oder Multifunktionslifter die Anzahl der
Geräte reduzieren könnten. Auch eine teilautomatische Aufnahme von Personen mit
sensorbasierter Unterstützung (z.B. Personenlageerkennung, Bewegungsanpassung) könnte
die Anzahl der benötigten Pflegekräfte und deren körperliche Belastung reduzieren.
Dies alles ist auch im Krankenhaus relevant.
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2. Thema: Robotische Navigation
Einleitung: Die Robotische Navigation stellt besonders angesichts sich bewegender
Komponenten des menschlichen Körpers, z.B. Atmung, Herzschlag oder Verformung von
Gewebe bei Operationen eine Herausforderung dar.
2.1. Tracking System für Partikel/Protonenbestrahlung
Problem: Wegen der großen Anforderung an die Zielgenauigkeit und Präzision der Bestrahlung
bedarf der Bereich der Vorausberechnung und ggf. Kompensation von Bewegungen des
Menschen (z.B. verursacht durch Atmung und Herzschlag) während einer roboterassistierten
Therapie zur Steuerung von robotischen Instrumenten großer Aufmerksamkeit. Solcher Bedarf
besteht auch für den Bereich der Partikelbestrahlung, da hier entweder mit „Gating“ gearbeitet
wird, d.h. Freigabe der Strahlung nur wenn das Strahlenziel in der richtigen Position ist, also
ohne Navigationsunterstützung der Strahlenquelle, dabei geht Bestrahlungszeit verloren, oder
der Patient in Narkose bestrahlt wird. Ein „Tracking“ d. h. die Bestrahlung folgt der Atmung und
dem Herzrhythmus des Patienten ist zur Bewegungskontrolle der robotisch unterstützten
Partikeltherapie bisher nicht verfügbar.
Bereits existierende Lösungen Das sog. Cyberknife verfügt über ein Tracking
2.2. Anti-Kollisionssystem für Roboter, die in Überlappung miteinander und mit
Menschen agieren
Problem: Im geplanten Partikelzentrum bei der Behandlung agieren zwei Roboter mit dem
Patienten im Behandlungsraum, insgesamt wären im Zentrum sieben Roboter im Einsatz: in
drei Behandlungsräumen je ein bodenmontierter KUKA-Roboterarm für die
Patientenpositionierung (Behandlungsliege) und ein deckenmontierter C-Bogen
Röntgenroboter, sowie im oberen Stockwerk 1 C-Bogen. Wichtig ist dabei Kollisionsschutz. Z.
Zt. gibt es eine Vorgabe von einem kastenförmigen Bereich in dem der Mensch vermutet wird;
Bereits bei der Vorbereitung CT und Immobilisierung im Vorraum wäre eine Positionsangabe
gut.
Lösung / Idee: Sensoren (z.B. Infrarotsensoren) auf der Körperoberfläche, diese dürfen aber
nicht mit in den Strahl kommen, da Abweichungen von 5 mm schon problematisch für diese
Form der Bestrahlungstherapie sind (Bragg Peak der Konformalität)
2.3. Verwendung von Vektordaten für Robotische Navigation
Idee: die Datenquellen von feature Vektoren, die nach Dimensionsreduktion, d.h. feature
extraction für eine Ähnlichkeitssuche im Netz (Vectorial Web Search) verwendet werden, um
eine Behandlungsmethoden-Optimierung zu erreichen, könnten für eine Robotersteuerung
genutzt werden.
2.4. Erfassung und Vorhersage von Gewebedeformation, z.B. während robotisch
navigierter Extraktion von Tumorgewebe
Problem: bei Entnahme von Tumorgewebe kommt es zur Deformation des verbleibenden
Gewebes aufgrund des Drucks, z.B. im Hirn, dadurch treten Verschiebungen, die
Bilddatenabgleich zu präöoperativ erhobenen Daten erschweren.
Lösung: Es besteht Bedarf nach einer guten Bildverarbeitungstechnologie, die sich für die
Steuerung von robotergestützen Operationstechniken anwenden lässt. Auch in diesem Bereich
wird auf OCT als Methode verwiesen, Resektionsränder von Tumoren besser untersuchen zu
können. Sowie nach einer Vorausberechnung solcher Deformationen, zum Vergleich/Abgleich
mit präoperativ erhobenen Bilddaten.
2.5. Bildüberlagerung Video und Röntgen zur Projektion von Eintrittspforten auf der Haut
beim Einbringen von Drähten in der Orthopädie / Unfallchirurgie
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Beim Einbringen von Drähten z.B. zum Reponieren von Gelenken wäre es günstig, nicht nur die
Röntgenbilder zu haben, sondern diese mit Landmarken mit Videobildern zu überlagern, um die
Eintrittspforten auf der Haut sichtbar zu machen, mit denen man dann den optimalen Weg
durchs Gewebe und zu den Knochen findet. Dies auch im Zusammenhang mit Versuchen zur
„Augmented Reality“ und Planungsprogrammen für OP Techniken;
3. Thema: Labor, Analyse und Produktion
Einleitung: Die Produktion von Medikamenten hat hohe Anforderungen an die
Produktsicherheit (Asepsis) und Schutzvorschriften, u.a. wird in Reinräumen und hinter
Schleusen gearbeitet; viele Vorgänge sind bereits automatisiert aber trotzdem z.B. bei der
Qualitätskontrolle noch personalintensiv.
In großen Krankenhäusern müssen jeden Tag hunderte von Proben transportiert und
verarbeitet werden. Die Wartezeit auf die Ergebnisse der Analysen ist eine kritische Größe.
Auch viele Notfallsituationen erfordern eine schnelle Diagnostik. Dasselbe gilt für
Gewebeproben z.B. aus Tumoroperationen, wo schnelle intraoperative Schnitte für die
Bestimmung von Tumorrändern zur Bestimmung des weiteren Vorgehens ausgewertet werden
müssen. Z. Zt. werden Proben oftmals vom Personal eingesammelt und zu Fuß oder mit dem
Auto ins Labor oder die Pathologie gebracht. Wertvolle Zeit geht verloren, Kosten könnten
durch Automatisierung eingespart werden. Stichworte: Point of Care Diagnostik und
Telemedizin/Telediagnostik.
Die Kultivierung und Analyse von Zellen und Geweben in den verschiedenen Laboren haben
ebenfalls einen großen Bedarf an Automatisierung.
3.1. Robotische Spritzenpräparation für die Qualitätskontrolle bei der Produktion von
Radiopharmaka
Problem: Die Radiopharmakaproduktion hat hohe Anforderungen an die Produktsicherheit
(Asepsis) und Strahlenschutzvorschriften, um das Personal vor Stahlung zu schützen.Es wird in
Reinräumen und hinter Schleusen gearbeitet; Abfüllung am offenen Vial unter
Reinraumbedingungen Klasse A, weitgehend automatisiert aber trotzdem Personalintensiv mit
Mensch: zur Qualitätskontrolle werden einzelne Spritzen aufgezogen, Bleiverkleidung nötig,
dies soll durch einen Roboter geschehen.
Wunsch: Roboter für die Qualitätskontrolle zum Aufziehen der Spritzen
Es bestehen schon ähnliche Lösungen für einen Roboterarm z.B. der „Theodorico“ aus Italien,
die jedoch sehr teuer sind.
3.2. Automatische Synthesemodule für die C-11 Tracer-Produktion
Problem: Die Radiopharmakaproduktion hat hohe Anforderungen an die Produktsicherheit
(Asepsis) und Strahlenschutzvorschriften, es wird in Reinräumen und hinter Schleusen
gearbeitet; Abfüllung am offenen Vial unter Reinraumbedingungen Klasse A, weitgehend
automatisiert aber trotzdem Personalintensiv, es besteht Bedarf bei der Herstellung von Tracern
für ein C-11 Syntheseroboter.
Es existieren bereits automatisierte Syntheseapparate für verschiedene andere Tracer, dabei
sind Ventile automatisiert ansteuerbar, überall Schaltventile eingebaut. Es besteht Potential bei
Synthesemodulen; besonders aufwändig ist dabei der Chargenwechsel in Leitungen, die
Restaktivität muss erst abklingen, dieses kostet viel Zeit und es besteht eine Abfallproblematik.
Es müssen alle Vorgänge genau dokumentiert werden und die Datenerhebung und speicherung muss ausreichend sein.
3.3. Robotische Reinraumproduktion von Zytostatika in kleinen Dosen
Problem: Die Zytostatika Herstellung bedeutet Arbeit mit toxischen Stoffen: problematisch
wegen der Gesundheitsrisiken für die Mitarbeiter und wegen der Fließbandarbeit in der
Produktion, Personalfindung dort sehr schwierig wegen des Restrisikos. Weiterhin ist Reinraum
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für Produktschutz notwendig; da dort die Belastung für Mitarbeiter hoch ist, und die Hygiene
besser mit Robotern zu gewährleisten ist;
Abfüllanlage zur Zytostatika Herstellung mit Abfüllsystem und Pumpensystem
Problem dabei: Pro Arzneistoff (z.T. hochtoxisch) wird 1 Automat benötigt, aber große
Bandbreite von Stoffen; auf Anforderung z.B. der Chemotherapie-Ambulanz u.a. müssen ca. 25
Arzneistoffe jeweils frisch und in kleinen Mengen pro Vormittag produziert werden; auf
Bestellung während der Patient wartet; Automaten sind unflexibel, Schläuche sind Problem,
sensible Substanzen und teuer, d.h. Reste im Schlauch sind teuer; große Volumina sind o.k.
Roboter-Wunsch: Wunsch: Roboter für die Reinraumproduktion, dabei Abfüllung von kleinen
Volumina ca. 1-2 ml, diese Abfüllung ist nicht gerätefähig, wegen der Ungenauigkeiten, aber
davon werden z.T. sehr große Stückzahlen (20.000) benötigt. Volumina ab 5 ml sind nicht so
problematisch.
Es existieren Lösungen wie Spritzenpumpen, jedoch sehr teuer. Es gibt auch sog.
Compounding Systeme mit Mehrkanalmischgeräten, z.B. für die parenterale Ernährung.
Eine automatisierte Präparation von Zytostatika gibt es auch, ähnlich wie für Parenterale
Ernährung, eine Firma aus Lüdenscheid bietet das weltweit einzige halbautomat. Gerät für die
Cytostatika Produktion für den onkologischen Markt („Diana Onco Plus“).
Auch eine automatisierte Befüllung auch kleinerer Mengen ab 1 ml ist denkbar.
Die robotische Befüllung würde hierbei die Genauigkeit und die Sicherheit erhöhen.
3.4. Roboter für den schnelleren Transport zur Analyse von Laborproben
Gewünscht werden automatisierte Pipeline-Systeme für Blutproben, Urinproben etc.,
Rohrpostsysteme
Generell unterliegen die Hersteller und Anbieter solcher bereits existierender Rohrpostsysteme
(z.B. Aerocom, Swisslog und Timedico) nicht einer dem Medizinproduktegesetz vergleichbaren
gesetzlichen Regulierung bezüglich der Qualitätsvorgaben oder dem Nachweis der
„Unbedenklichkeit“ was die mögliche Veränderung von Proben durch den Transport in einem
solchen System angeht. Dafür sind die Labore zuständig, diese unterliegen einer Akkreditierung
und müssen Qualitätsvorgaben einhalten. Die Labore kontrollieren den Zustand der Proben,
z.B. Bestimmung möglicher Hämolyse durch Messung des Hb (Photometrisch). Dokumentation
erfolgt im Labor. In Kiel leistet das Institut für Klinische Chemie (Zentrallabor) u.a. Analysen im
Bereich der Klininischen Chemie, Proteinchemie, Hämatologie, Endokrinologie und
therapeutisches Drug Monitoring. Die Blutproben der Stationen werden stündlich von Kurieren
abgeholt, damit keine langen Standzeiten bestehen. Es können auch Eiltransporte angefordert
werden. Kiel hat sehr gute Werte für die Zeiten. Beispielsweise wären schon 3 Stunden
Standzeit zu lang für bestimmte Werte (Gerinnung). Aus Vollblut können 10-12 Parameter
gemessen werden, alle Vitalwerte, Elektrolyte, Glucose, Nierenwerte, Hb und Blutgasanalyse.
Kalium-Werte müssen manchmal in 15 Min. zur Verfügung stehen. Für die Messung von
Blutgasen stehen POCT (Point of Care Testing) Systeme zur Verfügung, die nur von
angemeldeten Benutzern verwendet werden, Qualitätskontrolle und EDV-Netzwerk für alle
Geräte erfolgt zentral.
Beispiel: das dänische Tubensystem „Tempus 600“, TIMEDICO
4 cm Durchmesser, unter 30 sec zum Labor unterwegs, mehrere Aufgabe aber 1 Endstation
(„Back to back“ System), wäre in Kiel nutzbar für die Anbindung der Frauenklinik mit ihren
Blutproben, für die Urologie und Chirurgischen Fächer für die Schnellschnittanalyse aus dem
OP zur Pathologie; Problem: Qualität, bei starker Beschleunigung könnte Hämolyse der
Blutproben einsetzen; System ist noch nicht so ausgereift, Evaluationsbedarf, Ansprüche in
Deutschland an die Qualität generell sehr hoch;
3.5. Automatisch adjustierbarer Mikroskoptisch für Gewebekulturflaschen
Herausforderung: bei der Analyse von Zellkulturen (z.B. Tumorgewebe), die sich in
Zellkulturgewebeflaschen mit Nährflüssigkeit befinden, müssen die Flaschen (unterschiedliche
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Volumengrößen: 25, 75 und 175 cm²) mit einem Auflicht-Mikroskop (Zeiss, Axiovert 25)
betrachtet werden, welches keinen fahrbaren Tisch aufweist. Um das Blickfeld zu verändern,
muss die Flasche mit der Hand angefasst und bewegt werden, welches immer eine
Kontaminationsgefahr der Zelllinie bedeutet.
Lösung: Automatisch fahrbarer Mikroskoptisch, damit die Zellkulturflasche nicht per Hand
bewegt werden muss. Möglicherweise kombiniert mit einer Steuerung über einen PC mit einem
robotischem Analysegerät zur Erfassung, wie hoch die Konfluenz ist (spezielle Anforderungen
jeweils für unterschiedliche Zellkulturen, z.B. wenn 80-90% Konfluenz wird eine Aufteilung der
Zellinie eingeleitet, bei adhäsiven Zellen müssen diese durch Enzymbehandlung gelöst werden
(Trypsinierung). Detektion der Konfluenz über den von Zellen unbedeckten Boden)
Vorteil: weniger Kontaminationsgefahr der Zellinien, zeitnahe Trypsinisierung gewährleistet
3.6. Robotisches Gerät um die Quantität und Konzentration von Zellproben in einem
flüssigen Probe zu bestimmen (z.B. Klassifikation von Spermiogrammen)
Bedarf: Zur Zeit Erfassung durch Mitarbeiter, wie hoch die Zellzahl und die Qualität von
Zellproben (z.B. Spermaklassifizierung) ist. Gewünscht wird ein automatisches Zellzählgerät.
Lösung: es gibt den sog. Coulter Counter und den Casy, beides Systeme, die Zellen über die
Änderung elektrischer Felder in Flüssigkeiten detektieren und zählen können, u.a. eingesetzt
bei Blutproben; z.T. sind diese im UKSH schon in anderen Abteilungen vorhanden, bzw.
Neuentwicklungen bestimmter Systeme werden getestet (Klinische Chemie)
3.7. Automatisierte Füllstandsanzeige and Anzeige für Kryproben im
Stickstofflagerungstank
Bedarf: Zur Zeit werden Kryoproben der Reproduktionsmedizin (z.B. Hodengewebe oder
Ejakulat) im Stickstofftank eingefroren und es wird per Hand in eine Tabelle eingetragen, auch
um sie wieder zu finden. Es ist dann aber nicht klar, wie voll die einzelnen Zylinder sind, um
neue Proben einzufrieren, dazu müssen diese immer aus dem Tank herausgenommen werden,
dies kann ungünstig sein und unterbricht die Kühlung.
Idee: eine automatische Erkennung, wie voll die einzelnen Zylinder sind, z.B. über Magnetismus
oder eine PC Programm, Registrierung/ Darstellung am Tank mit Grün/Rot ob voll oder
befüllbar.
4. Thema: Rehabilitationstechnik und Pflegetechnik
In unserer alternden Gesellschaft entstehen schnell wachsende Herausforderungen der
Bereitstellung und Finanzierung angemessener Pflege für die Älteren, Behinderte und immobile
Krankenhauspatienten. Gleichzeitig verändern sich auch die Erwartungen der Personen, die
gepflegt werden. Viele Menschen wünschen sich möglichst viel Autonomie zu Hause oder in
den Pflegeeinrichtungen, sie möchten möglichst unabhängig vom Pflegepersonal sein, wenn es
um Herausforderungen geht wie aus dem Bett aufzustehen (z.B. nachts), die Toilette zu
benutzen, sich zu säubern und zurück ins Bett oder den Rollstuhl zu gelangen. Robotisch
unterstützte Pflege und Rehabilitation hat Vor- und Nachteile. Viele halbautomatische Lösungen
sind auf dem Weg so wie die Patienten-Waschmaschine (Baderoboter), verschiedene
Toilettensysteme und Lifter. Viele der weiterentwickelten Geräte kommen aus Japan, welches
vor noch ausgeprägteren demographischen Herausforderungen steht wie Deutschland.
4.1. Robotisch-navigierte Rehabilitationstechnologie, die Bewegungen von schwer
bewegungseingeschränkten Patienten erlaubt oder steuert (z.B. Exoskelette)
Bedarf an robotergesteuerte Rehabilitationstechnik, die Bewegungsanreize für die Patienten
über einen längeren Zeitraum geben, nicht nur ein oder zweimal in der Therapie am Tag
(Z.B. über den ganzen Tag, Exoskelette, Laufgeräte oder Sensor-Matten, Matratzen…), da
meist über 85 jährige Patienten, oft multimorbide in der Station sind;
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4.2. Pflege-Roboter, Patienten-Baderoboter (robotische Badekabine), Haarwaschroboter
Lösungen: Frau Prof. Karen Shire (Soziologie) von der Universität Duisburg Essen hat
zusammen mit Fraunhofer Institut für Produktautomatisierung und 2 Partnern: Serviceroboter:
Casero und Care-o-bot 3 in Stuttgarter Pflegeheim getestet;
Taktile Haut für Assistenzroboter;
5. Thema: Diagnose und Therapie
5.1. “Uro-Boot”
Robotisch-navigierte und ferngesteuerte endoskopische Kapsel mit drahtloser Emission
von Bilddaten und integrierter Therapieoption für den Urogenitaltrakt
5.2. Optische Kohärenztomographie (OCT)
Die OCT ist eine innovative, lichtbasierte und nicht invasive Bildgebungstechnik zur
Gewebedarstellung und und Tumordetektion. Sie kann sowohl für Diagnsotik als auch für
intraoperative Anwendungen genutzt werden, in Kombination mit einem Operationsmikroskop
oder endoskop, um Gewebe oder Zellschichten zu analysieren (z.B. Epitheliale Läsionen oder
atherosklerotische Plaques).
OCT hat ein großes Anwendungsspektrum, welches gerade erst anfängt, realisiert zu werden.
Die möglichen Einsatzgebiete reichen von Ophthalmologie, Laryngoskopie, und Herzchirurgie
über Neurochirurgie bis hin zur Urologie (z.B. die Erkennung von Blasenkrebs) und
darüberhinaus. Sie kann auch genutzt werden, um ein intraoperatives Assessment von
Krebsresektionsrändern zu leisten. Robotisch assistierte OCT könnte zukünftig noch mehr
Vorteile erzielen.
5.3. Intraoperativer positiver LN Detektor/Mixer,
Die reliable Identifikation von Tumorzell positiven Lymphknoten ist eine der großen
Herausforderungen der Tumorchiurgie in den meisten Chirurgischen Disziplinen. Um die
Lebenserwartung der Patienten zu steigern ist es erforderlich, möglichst alle positiven
Lymphknoten zu entfernen, während eine Übertherapie zu vermeiden ist. Die Herausforderung
ist, den Ort der LK zu identifizieren, da diese oftmals schwierig aufzufinden sind und zu
erkennen, welche LK tumorzell-positiv sind, um zu entscheiden, wie weit die
Lymphadenektomie gehen muss. Idealerweise sollte diese Diagnose bereits intraoperativ
möglich sein.
Bis jetzt ist es möglich, die LK in präoperativen MRI Bildern zu visualisieren, aber dies bietet nur
eine Annäherung an das Wissen um die Lage während des eingriffs. Sentinel LK können
präoperativ mit radioaktiv markierten Substanzen in einem Szintigramm und unter Verwendung
einer Gammazähler-Kamera intraoperativ sichtbar gemacht werden.
Bezüglich der Identifizierung und Quantifiziereung einer positiven Tumorlast gibt es bereits
einige automatisierte Systeme zur mRNA Amplifikation (e. g. by Sysmex & AmpTech), die
dieses Thema einbeziehen, aber kein system kann bisher die LK beurteilen in weniger als 20
Min und für eine größere Anzahl von LK bisher. Außerdem können nur individuell aufbereitete
und von Fettgewebe freipräparierte LK beurteilt werden. Könnte dieser Prozess weiter optimiert
werden und ein verlässliches LK Beurteilungsverfahren durch robotische Systeme entwickelt
werden?.
5.4. Gefäßdetektion ähnlich wie “Ro-blood“
Am MMMI (Maersk McKinney Möller Institut) in Odense wurde kürzlich ein sog. “Ro-blood”
Gerät für automatisierte Blutprobenabnahme entwickelt. Dieses robotische Gerät ist in der
Lage, die Blutgefäße im Unterarm mittels Near-Infrared-Licht (NIR) sichtbar zu machen und zu
treffen. Das Prinzip, auf dem diese Erfindung beruht, Gefäßdetektion mit NIR, könnte in
anderen chirurgischen Eingriffen von Nutzen sein, möglicherweise in Kombination mit
zusätzlichen Bildgebungsverfahren, chirurgischen Manipulatoren oder gesteuerte Robotern.
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