Sztuczna inteligencja i 5G w służbie zdrowia
Fraunhofer IPAJak sprawić, by operacje były bardziej opłacalne, bezpieczne i efektywne w przyszłości? Interdyscyplinarny francusko-niemiecki zespół opracował zaawansowane technologicznie hybrydowe sale operacyjne, wykorzystujące potencjał technologii 5G i sztucznej inteligencji (AI), które otwierają drzwi do zupełnie nowych zastosowań.
Wyobraźmy sobie sytuację, w której konieczna jest skomplikowana operacja ratująca życie, ale najbliższy specjalista znajduje się setki kilometrów dalej. Dziś taka sytuacja mogłaby oznaczać zagrożenie życia, lecz już za kilka lat chirurdzy będą mogli operować pacjentów zdalnie, korzystając z robotów wyposażonych w haptyczne sprzężenie zwrotne. Sieci 5G działające na terenie szpitali zapewnią ultraniskie opóźnienia i możliwość ciągłej wymiany danych podczas operacji. Nad tym oraz innymi scenariuszami pracowano w projekcie 5G-OR (ang. Establishing the next generation of a 5G-enabled operating room ecosystem to improve patient outcome), który niedawno dobiegł końca.
Szpitale pod presją ekonomiczną i technologiczne wyzwania
– Obecne realia ekonomiczne zmuszają szpitale do budowy bardziej efektywnej infrastruktury i procesów oraz do szukania nowych sposobów wykorzystania technologii do łączenia i wymiany danych – mówi Johannes Horsch, kierownik projektu w Instytucie Fraunhofera ds. Inżynierii Produkcji i Automatyzacji IPA w Mannheim. – Francusko-niemiecki projekt 5G-OR, łączący badania publiczne i przemysłowe, odpowiada na te potrzeby.
Projekt uzyskał wsparcie niemieckiego Ministerstwa Gospodarki i Działań Klimatycznych.
Według badania przeprowadzonego przez firmę Roland Berger w lipcu 2024 roku, siedem na dziesięć niemieckich szpitali zanotowało w poprzednim roku straty finansowe. Oprócz konsolidacji usług i modernizacji infrastruktury, wiele placówek uważa współpracę i fuzje za kluczowe elementy stabilizacji finansowej. Kolejnym wyzwaniem jest brak wykwalifikowanego personelu medycznego.
Hybrydowe sale operacyjne w Niemczech i Francji
W ramach projektu 5G-OR inżynierowie, przedsiębiorcy, chirurdzy i anestezjolodzy z trzech lokalizacji – Mannheim, Berlina i Strasburga – połączyli siły, aby stworzyć trzy hybrydowe sale operacyjne z systemami obrazowania śródoperacyjnego. W projekt zaangażowano m.in. Instytut Fraunhofera IPA, francuski Institut Hospitalo-Universitaire (IHU) w Strasburgu, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Uniwersytet w Reutlingen, firmę SectorCon, KARL STORZ. KG, francuski instytut badawczy b<>com oraz start-up Rhythm Diagnostic Systems (RDS).
– Głównymi celami zespołu było obniżenie liczby powikłań wynikających z procedur medycznych oraz usprawnienie pracy na salach operacyjnych. Obecnie błędy medyczne zdarzają się w 8–12 procentach hospitalizacji – tłumaczy Horsch. – Technologia 5G umożliwia bezpieczną, elastyczną i niezawodną bezprzewodową komunikację oraz wymianę danych za pomocą wydajnego kanału danych. Taki poziom łączności zmniejsza liczbę błędów i zwiększa efektywność pracy.
Sztuczna inteligencja odgrywa kluczową rolę w analizie danych podczas operacji oraz wspieraniu robotyki w medycynie.
– Przetwarzanie ogromnych ilości danych multimodalnych w czasie rzeczywistym zrewolucjonizuje monitorowanie pacjentów, a tym samym terapię w warunkach klinicznych, zwłaszcza podczas znieczulenia – podkreśla prof. Sascha Treskatsch, szef oddziału anestezjologii i intensywnej terapii w Charité na kampusie Benjamin Franklin.
Fraunhofer IPACztery kluczowe zastosowania
W ramach projektu zrealizowano cztery innowacyjne rozwiązania:
- Monitorowanie parametrów życiowych wspierane przez AI: Pacjenci noszą inteligentne plastry od momentu operacji aż po opiekę domową. Czujniki w plastrach monitorują parametry życiowe i przesyłają je bezprzewodowo do platformy analitycznej wykorzystującej AI, co pozwala na wczesne wykrywanie potencjalnych komplikacji.
- Analiza danych chirurgicznych wspomagana AI: Podczas operacji AI analizuje obrazy endoskopowe, sekwencje wideo oraz dane z narzędzi chirurgicznych, co pozwala ocenić postęp operacji i zidentyfikować ewentualne anomalie lub ryzyka.
- Zdalna chirurgia z robotem: Zaawansowane sale operacyjne umożliwiają zdalne operacje dzięki robotom z haptycznym sprzężeniem zwrotnym. Sieć 5G zapewnia odpowiednią przepustowość i niski czas opóźnień niezbędny do wymiany danych w czasie rzeczywistym.
- Mobilne wsparcie robotyczne na sali operacyjnej: Specjalnie zaprojektowany robot transportuje sprzęt medyczny, odciążając personel od zadań logistycznych podczas operacji.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Droga do wdrożenia klinicznego
Obecnie kluczowym celem jest przeniesienie tych technologii do praktyki klinicznej. Wymaga to szeroko zakrojonych testów, zatwierdzeń medycznych oraz współpracy z partnerami przemysłowymi i start-upami. Planowane jest także poszerzenie sieci współpracy, co pozwoli zebrać szerszy feedback użytkowników i wzmocnić międzynarodow
– Ścisła współpraca między Niemcami a Francją w ramach projektu jest nie tylko ważna, ale wręcz niezbędna – podkreśla Horsch. – Dzięki temu możliwa jest transgraniczna wymiana danych oraz szybsze osiąganie międzynarodowego konsensusu w zakresie wykorzystania AI w salach operacyjnych. W ten sposób 5G-OR przyczynia się do postępu w praktykach chirurgicznych i poprawy bezpieczeństwa pacjentów w Europie.
Źródło: Fraunhofer IPA
