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Von Operationen bis zur Pflege von Gesellschaft: Der Platz von Robotern im Gesundheitswesen

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Bei Operationen assistieren, Räume desinfizieren, Medikamente ausgeben, Gesellschaft leisten: Ob Sie es glauben oder nicht, das sind die Aufgaben, die Medizinroboter bald in Krankenhäusern, Apotheken oder in Ihrer nächsten Arztpraxis übernehmen werden. Diese neuen "Kollegen" werden auf jeden Fall in allen Bereichen der Medizin einen Unterschied machen. Hier ist unser Überblick zum besseren Verständnis der Robotik im Gesundheitswesen, damit sich jeder auf das Erscheinen der mechanischen Helfer in medizinischen Einrichtungen vorbereiten kann.

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Metallische Verbündete zum Wohle der Schwachen

Auch wenn es Bedenken gibt, dass Maschinen Menschen in der Arbeitswelt ersetzen könnten, glauben wir, dass die Erneuerung der Aufgabenverteilung auch Vorteile hat. Maschinen brauchen keinen Schlaf und keine Nahrung, haben keine Vorurteile und stöhnen bestimmt nicht darüber, warum sie zum tausendsten Mal dieselben monotonen Aufgaben erledigen müssen - zum Beispiel den Abwasch in die Krankenhausetage oder das Bringen von Medikamenten in den zehnten Stock.

So könnten wir uns vorstellen, dass Roboter im Gesundheitswesen administrative und/oder monotone Aufgaben übernehmen, die Menschen ohnehin gerne auslassen, während medizinisches Fachpersonal, Ärzte und Krankenschwestern ihre kostbare Zeit wirklich dem Job widmen können, für den sie sich verpflichtet haben - der Pflege kranker und verletzlicher Menschen.

Mit etwas Vorbereitung und Voraussicht können wir dafür sorgen, dass die menschliche Note in der Medizin erhalten bleibt, und gleichzeitig die Vorteile unserer metallischen Verbündeten nutzen. Aus diesem Grund haben wir hier die nützlichsten Roboter im Gesundheitswesen zusammengestellt.

1. Roboterschwestern, die Schaufensterpuppen anziehen

Dies ist ein brandneues Gerät, ein erstaunlicher Fortschritt in der Robotik!

Ein zweiarmiger Roboter kann einen gefalteten Krankenhauskittel ergreifen und eine auf einem Bett liegende medizinische Schaufensterpuppe anziehen. Die Technologie ist noch nicht für den Einsatz am Menschen geeignet, aber sie ist ein experimenteller Schritt in Richtung künstlicher Krankenschwestern in Krankenhäusern.

Fan Zhang und Yiannis Demiris vom Imperial College London testeten ihren Roboter in einem Szenario, das dem im US-Gesundheitswesen verwendeten Test für Pflegeassistenten (Certified Nursing Assistant) sehr ähnlich war, bei dem eine angehende Krankenschwester einer Person mit schwachen oder gelähmten Armen einen Kittel mit offenem Rücken anziehen muss. Anstelle eines Menschen wurde jedoch eine für die medizinische Ausbildung konzipierte Schaufensterpuppe verwendet.

2. Metallköpfe für chirurgische Präzision

Eine Operation ist bestenfalls eine unangenehme Erfahrung. Die Wartelisten können lang sein, je nach verfügbaren Arbeitskräften und Ressourcen. Chirurgische Roboter sind daher die Wundermittel der Chirurgie. Marktanalysen zufolge steht die Branche kurz vor einem Boom. Bis 2027 wird der weltweite Umsatz mit chirurgischen Robotern voraussichtlich 14,8 Milliarden Dollar erreichen.

Der bekannteste Chirurgieroboter ist das da Vinci Surgical System, und ob Sie es glauben oder nicht, es wurde vor fast 20 Jahren eingeführt! Er verfügt über ein vergrößertes 3D-Hochauflösungs-Vision-System und winzige Handgelenkinstrumente, die sich weitaus stärker biegen und drehen lassen als die menschliche Hand. Während der Chirurg das Robotersystem jederzeit zu 100 % unter Kontrolle hat, kann er präzisere Operationen durchführen als bisher für möglich gehalten.

Das Gebiet hat sich in den letzten Jahren blitzschnell entwickelt, und einige glauben, dass mit Hugo von Medtronic eine neue Ära für chirurgische Roboter beginnt, nachdem vor kurzem in Belgien die erste europäische robotergestützte Prostatektomie mit dem neu eingeführten robotergestützten Chirurgiesystem (RAS) Hugo durchgeführt wurde.

3. Blutentnahme- und Desinfektionsroboter bringen die "Pflege" zurück ins Gesundheitswesen

Während eines Krankenhausaufenthalts haben die Patienten den meisten Kontakt mit dem Pflegepersonal. Wie Shiva, die achtarmige indische Göttin, sind sie da, in der Regel in 12-Stunden-Schichten, um Blut abzunehmen, die Vitalwerte zu überprüfen, den Zustand des Patienten zu überwachen und sich bei Bedarf um seine Hygiene zu kümmern. Oft sind sie mit den körperlich und geistig anstrengenden Aufgaben überfordert, und das Ergebnis ist oft eine unangenehme Erfahrung für alle Beteiligten.

Roboterkrankenschwestern und -pfleger werden in Zukunft helfen, diese Last zu tragen. Sie sind so konzipiert, dass sie sich wiederholende und monotone Aufgaben übernehmen können, so dass das menschliche Personal mehr Energie hat, um sich mit Themen zu befassen, die menschliche Entscheidungsfähigkeit, Kreativität und vor allem Fürsorge und Empathie erfordern. Eines Tages könnten Roboter, die Blut abnehmen, Krankenschwestern und -pfleger von dieser belastenden Aufgabe befreien und vielleicht sogar Labortests ohne menschliches Zutun durchführen.

Der autonome mobile Lieferroboter TUG könnte ebenfalls zum Liebling der Krankenschwestern werden. Er ist in der Lage, eine Vielzahl von Regalen, Karren oder Behältern mit bis zu 700 Kilogramm in Form von Medikamenten, Laborproben oder anderen empfindlichen Materialien zu transportieren - damit das Krankenhauspersonal andere, wichtigere Aufgaben erledigen kann. Der TUG wird über eine Touchscreen-Schnittstelle gesendet oder angefordert und kehrt nach Beendigung seiner "Mission" zur Ladestation zurück, um einen Schluck Energie zu tanken, während er für den nächsten Auftrag geladen wird.

4. Robotische Unterstützung für ein besseres Leben

Doch Robotik im Gesundheitswesen bedeutet weit mehr als Blutabnehmen oder das Herumtragen von Racks. Mit ferngesteuerten Medizinrobotern können Pfleger mit ihren Patienten interagieren, deren Lebensbedingungen überprüfen und feststellen, ob weitere Termine erforderlich sind. Dies würde die Effizienz erheblich steigern, da zeitaufwändige Hausbesuche entfallen würden. Es gibt eine Reihe von Beispielen: Kanada experimentiert seit der Einführung von Ludwig im Jahr 2016 mit Roboter-Kameraden, und einige Altenpflegeeinrichtungen in Irland haben Stevie für ihre Bewohner eingeführt. Und die Liste der Beispiele für soziale Roboter in der Altenpflege ließe sich beliebig fortsetzen.

Der menschengroße, lächelnde Roboter vereint das Beste aus Spitzentechnologie und menschlicher Zuwendung, um Bewohner in Langzeitpflegeeinrichtungen regelmäßig zu besuchen und nichtmedizinisch zu betreuen. Auf diese Weise senkt er die Pflegekosten und erhöht gleichzeitig die Patientenzufriedenheit, weil er einfach immer für die älteren Menschen da ist.

5. Telemedizinisches Netz für bessere Erreichbarkeit

Wahrscheinlich waren Sie schon einmal in einer Situation, in der medizinisches Fachpersonal bei einem Unfall nicht in der Lage gewesen wäre, Sie rechtzeitig zu erreichen. Für einige von uns in der entwickelten Welt ist das ein seltenes Ereignis. Aber selbst im Jahr 2022 leben Millionen von Menschen außerhalb der Reichweite herkömmlicher Notdienste, sei es in Vanuatu oder in den Inuit-Gemeinden im Norden Kanadas.

Mit InTouch Health, Doctor on Demand, Health Tap, American Well, Teladoc oder Babylon Health haben Patienten in abgelegenen Gebieten Zugang zu qualitativ hochwertigen Notfallkonsultationen bei Schlaganfall, Herz-Kreislauf-, Hautproblemen oder anderen Beschwerden. Auf der Patientenseite kann der Zugang über ein Tablet oder einen PC erfolgen, und auch die Ärzte können dieselbe Art von Geräten nutzen, je nachdem, was für sie am besten geeignet ist.

6. Die Kraft der Exoskelette

Anstatt sich selbständig zu bewegen, um Oberflächen zu reinigen oder Lieferungen zu erledigen, wickeln sich Exoskelette um die Gliedmaßen des Benutzers, um ihn körperlich zu unterstützen. Dies bietet eine enorme Hilfe für Menschen mit behinderten Gliedmaßen, und die Rehabilitation ist der Bereich, in dem Exoskelette zunächst große Fortschritte im Gesundheitswesen gemacht haben.

Das in Kalifornien ansässige Unternehmen Ekso Bionics entwickelt bionische Anzüge, die den Ober- und Unterkörper von Patienten mit Rückenmarksverletzungen, Schlaganfall und erworbenen Hirnverletzungen unterstützen. Ihre Exoskelette haben Patienten mit Behinderungen der unteren Extremitäten dabei geholfen, mehr als 180 Millionen Schritte zu machen

Der Markt für Exoskelette ist zwar immer noch ein Nischenmarkt, hat sich aber in den letzten Jahren vergrößert. Das aktualisierte Verzeichnis des Exoskeleton Report für das Jahr 2021 listet weltweit 118 Unternehmen auf, die an 172 Exoskeletten arbeiten, die zum Verkauf stehen oder bald auf den Markt kommen werden. Das ist ein deutlicher Anstieg gegenüber dem Jahr 2020, in dem 80 solcher Unternehmen registriert waren.

Man hat sie in Filmen gesehen, in Videospielen genutzt und jetzt gibt es sie wirklich: Exoskelette. Diese Roboterstrukturen werden den Menschen ein Gefühl der Unbesiegbarkeit geben, indem sie ihnen helfen, sich fortzubewegen und schwere Gewichte zu heben - oder sich selbst. Ein Exoskelett-Anzug, der das Gehen trainiert, half beispielsweise dem von der Brust abwärts gelähmten Matt Ficarra, an seinem Hochzeitstag zum Altar zu schreiten. Es ist leicht vorstellbar, dass in Zukunft Soldaten, Chirurgen, aber auch Lagerarbeiter und Krankenschwestern, die sich um Patienten herum bewegen, täglich Exoskelette benutzen werden, um ihre Muskelkraft, ihre Ausdauer und ihre Fähigkeit zum Gewichtheben zu verbessern.

7. Roboter in der Lieferkette

Medizinroboter können nicht nur monotone und sich wiederholende Aufgaben übernehmen, sondern auch solche, die für Menschen potenziell gefährlich sind - wie das Bewegen schwerer Kisten oder das Testen von Lösungen. Einer der Roboter von Boston Dynamics, Petman, wurde beispielsweise für die Prüfung von Chemikalienschutzkleidung für das US-Militär entwickelt. Er ist auch in Notfallsituationen nützlich, die für Menschen zu gefährlich sind.

Abgesehen von Robotern, die in für Menschen potenziell gefährlichen Situationen eingesetzt werden könnten, könnte die Robotik auch einen großen Einfluss auf pharmazeutische Vertriebsketten haben. Medizinische Robotersysteme und Lösungen für das Medikamentenmanagement helfen jeder Einrichtung, ihr System auf das jeweilige Volumen abzustimmen. Es ist auch eine sich abzeichnende Best Practice, dass diese Roboter mit robusten Data-Mining-Funktionen ausgestattet sind, so dass die Apotheken ständig wertvolle Erkenntnisse über ihre Auslastung und Effizienz gewinnen können. Würden Medizinroboter für solche Aufgaben eingesetzt, hätten die Apotheker die Zeit und den Anreiz, sich am sozialen Aspekt der Heilung zu beteiligen: Sie könnten die Menschen über Präventivmaßnahmen aufklären, praktische Ratschläge erteilen und so dafür sorgen, dass die Gesundheitsversorgung wirklich zur Fürsorge wird.

8. Roboter zur Desinfektion von Krankenhauszimmern

Krankenhausinfektionen sind eine bedauerliche Folge, der jeder ausgesetzt sein kann, der in ein Krankenhaus eingeliefert wird oder auch nur ein Krankenhaus besucht. Die CDC schätzt, dass in den USA einer von 31 Patienten mindestens eine Infektion im Zusammenhang mit seiner Krankenhausbehandlung hat. Das Centre for Evidence-Based Medicine stellte im Jahr 2020 fest, dass 17,6 % der COVID-19-Infektionen in England wahrscheinlich auf HAI zurückzuführen sind. Mit Hilfe von Medizinrobotern mit UV-Desinfektion können wir diese Zahlen deutlich reduzieren

Studien haben gezeigt, dass UV-C die Menge an lebenden Coronaviren auf Oberflächen in 30 Sekunden um 99,7 % und in etwa 25 Minuten um 99,9 % der über die Luft übertragenen Coronaviren reduzieren kann. Mehrere Unternehmen koppeln UV-C mit Robotern, die selbst für Infektionen unempfindlich sind. Das dänische Unternehmen UVD Robots lieferte während der Pandemie Hunderte seiner Desinfektionsroboter in die ganze Welt aus

Ein anderer Desinfektionsroboter, Violet, kann den Raum eines Computertomographen in 15 Minuten vollständig desinfizieren - ein Vorgang, für den ein menschlicher Röntgenassistent bis zu 60 Minuten benötigen würde. Xenex sagt, dass seine LightStrike UV-Desinfektionsroboter Dutzende von Räumen pro Tag und Roboter desinfizieren können

9. In Blut schwimmende Nanoroboter

Im Jahr 2016 veröffentlichten wir einen Artikel über Nanotechnologie in der Medizin. Darin stellten wir Beispiele wie die von Forschern entwickelten "Nanoschwimmer" vor, die den Weg für die programmierte Verabreichung von Medikamenten ebnen könnten

Praktisch alle Nanoroboter stammten jedoch aus Forschungslabors und waren eher Proof-of-Concepts als praktische Anwendungen. Die jüngsten Nachrichten über diese Technologie drehen sich immer noch um die theoretischen/konzeptionellen Aspekte. Aber so entwickeln sich digitale Gesundheitstechnologien oft: von konzeptionellen Phasen in Labors über verschiedene Iterationen und Testphasen bis hin zur Einführung für ein breiteres Publikum.

Mit dem Aufkommen von Digestibles und digitalen Pillen nähern wir uns Schritt für Schritt den Nanorobotern. In diesem Zusammenhang haben Forscher des Max-Planck-Instituts mit außergewöhnlich mikroskopisch kleinen - kleiner als ein Millimeter - Robotern experimentiert, die buchstäblich durch Ihre Körperflüssigkeiten schwimmen und zur gezielten Verabreichung von Medikamenten oder anderen medizinischen Hilfsmitteln eingesetzt werden könnten. Diese muschelähnlichen Mikroroboter sind so konzipiert, dass sie durch Nicht-Newton'sche Flüssigkeiten wie den Blutkreislauf, das Lymphsystem oder den glitschigen Schleim auf der Oberfläche der Augäpfel schwimmen können.

Der Origami-Roboter ist trotz seiner Größe genauso beeindruckend wie ein superstarker Trägerroboter. Beim Verschlucken löst sich die Kapsel, die ihn enthält, im Magen des Patienten auf und entfaltet sich selbst. Gesteuert von einem Techniker mit Hilfe von Magnetfeldern kann er Wunden in der Magenschleimhaut flicken oder Fremdkörper wie verschlucktes Spielzeug sicher entfernen.

10. Soziale Begleitroboter, die Sie aufheitern und Ihnen Gesellschaft leisten

Mit den Fortschritten in der Robotik und der künstlichen Intelligenz nahmen soziale Begleitroboter allmählich Gestalt an: Diese menschen- oder tierähnlichen, kleineren oder größeren mechanischen Kreaturen sind in der Lage, verschiedene Aufgaben zu erfüllen und mit Menschen und ihrer Umgebung zu interagieren. In der Zukunft könnten sie die kleinen Helfer der Eltern in der Küche sein, den Wachhund bei der Bewachung des Hauses unterstützen, Kinder unterrichten und ihnen Gesellschaft leisten und ältere Menschen unterstützen, indem sie sie an die Einnahme ihrer Medikamente erinnern und ihnen Gesellschaft leisten, wenn sie sich einsam fühlen.

Jibo, Pepper, Paro und Buddy sind allesamt Beispiele für fürsorgliche, soziale Begleitroboter. Einige von ihnen haben sogar Berührungssensoren, Kameras und Mikrofone, so dass ihre Besitzer mit ihnen ins Gespräch kommen, sie bitten können, ein tolles Konzert für den Abend zu finden oder sie einfach an ihre Medikamente zu erinnern.

Kleine und große, lächelnde und gesichtslose, chirurgische und pharmazeutische Roboter: Die Robotik bewegt sich in allen Formen und mit großen Sprüngen im Gesundheitswesen. Das mag für viele beängstigend sein, aber sie haben das Potenzial, Gutes zu tun: medizinische Versorgung in Regionen zu bringen, in denen es keine gibt; die Produktion und den Vertrieb von Arzneimitteln billiger und effizienter zu machen; das medizinische Personal zu entlasten; Menschen wieder zum Gehen zu verhelfen.

Um die Vorteile zu nutzen und die potenziellen Gefahren einer solchen technologischen Revolution zu vermeiden, müssen wir uns über die Fortschritte der Wissenschaft auf dem Laufenden halten, damit wir uns besser auf die nicht allzu ferne Zukunft vorbereiten und anpassen können, in der Medizinroboter eine entscheidende Rolle spielen und eng mit uns zusammenarbeiten.