Grafik Operation am Herz

Chirurgen werden im Jahr 2050 eher selten im OP anwesend sein. Sie können Eingriffe auch ferngesteuert und computerbasiert von zu Hause aus überwachen. Den Großteil der Arbeit im OP der Zukunft übernehmen Roboter und Automaten, die permanent Daten über den Vitalzustand des Patienten liefern.

| Siemens AG
09.02.2017 Fachinformation 943 0

Operation 2050

Die Digitalisierung verändert unser aller Leben – das gilt auch für das Gesundheitswesen. Im Jahr 2050 regiert der Roboter im OP, Ersatzorgane kommen aus dem Drucker, Gesundheits-Apps überwachen sowohl Gesunde als auch Kranke.

Leise Musik, sonnendurchflutetes Licht, warme Farben – der Interventionsraum hat so gar nichts mehr von einem Operationssaal vergangener Tage. Vor 30 Jahren war das noch kalte Apparatemedizin pur. Doch 2050 hat sich vieles geändert – einer der Haupttreiber dafür war die Digitalisierung des Gesundheitswesens.

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Digitalisierung verändert Medizin, Medizintechnik und Gesundheitswesen

Im „OP 2050“ laufen alle medizinischen Disziplinen zusammen. Die gesamte Bildgebung eines Patienten kann hier in einem Hologramm zusammengefasst werden – wenn Ärzte oder Roboter Eingriffe an ihm planen oder durchführen, können sie sozusagen in das Innere ihres Probanden blicken. Ergänzend kommen winzige Roboter zum Einsatz, die geschluckt oder über andere natürliche Körperöffnungen eingeführt werden. Sie liefern Bilder und Messdaten aus der Blutbahn oder Organen und senden sie ins System. Im volldigitalisierten und vernetzten Interventionszentrum sind Diagnostik und Therapie zu einer theranostischen Einheit zusammengefasst, Befund und Behandlung erfolgen aus einem Guss. Die eigene Krankengeschichte trägt jeder Patient subkutan in einem Chip mit sich, auf dem auch seine Körperdaten, sein Fitnesszustand und seine frühere und aktuelle Medikation vermerkt sind. Medikamente werden inzwischen auf jeden einzelnen Menschen vor Ort im Interventionsraum maßgeschneidert, die personalisierte Medizin hat sich längst durchgesetzt – Wirkstoffe werden von Nanokapseln direkt an den richtigen „Einsatzort“ gebracht und dort auch über längere Zeiträume gezielt abgegeben. Millionen Menschen nehmen inzwischen die Hilfe der Telemedizin in Anspruch, lassen ihre Vitaldaten per App überwachen und sich von ihren Krankenkassen für sportliches Verhalten und gesunde Ernährung durch niedrigere Tarife belohnen. In gut 30 Jahren werden Medizin, Medizintechnik und Gesundheitswesen sich massiv verändert haben – einer der wichtigsten Treiber dieser Entwicklung ist die Digitalisierung.

Viele Innovationen sind heute schon absehbar oder haben bereits begonnen, andere sind kaum abzuschätzen, weil drei Jahrzehnte eine lange Zeit für den technischen Fortschritt sind. Nach Vorstellungen der neu gegründeten Fachgruppe „Nutzerorientierte, sichere, dynamische Systeme im Gesundheitswesen“ der Informationstechnischen Gesellschaft im VDE sollen künftig interoperable Sensoren und Aktoren Daten zu Parametern wie Gewicht, Blutdruck, Temperatur, Aktivität oder EKG am Patienten Gesundheitsdaten aufnehmen und digitalisiert ins Intranet beziehungsweise Internet übertragen. Sie machen es möglich, eine Historie über das Wohlbefinden des Patienten in verschiedenen Umgebungen darzustellen. Aus diesen gespeicherten Gesundheitsdaten lassen sich Dienste generieren, die im Intranet oder Internet zur Anwendung bereitgestellt werden und gezielt Handlungsempfehlungen geben. Sie registrieren auch, welche Maßnahme zur Verbesserung des Gesundheitszustandes beigetragen hat. So kann ein Dienst aus den gesammelten Gesundheitsdaten nach medizinischen Kriterien den Erfolg bewerten und damit die bestmögliche Therapie zur Verfügung stellen.

„Ein solcher Dienst würde verschiedene herstellerunabhängige Komponenten beziehungsweise Geräte über interoperable Schnittstellen mit smarten mobilen Devices vernetzen. Im nächsten Schritt könnte dann eine Leistungs-Assessment-Software kontinuierlich den Verlauf der Maßnahmen bewerten und die Gesundheitsversorgung verbessern“, skizziert Johannes Dehm, VDE-Standardisierungsexperte im Bereich der Medizintechnik, die mögliche Zukunft. Durch die digitalisierte Transformation unterschiedlichster Daten von unterschiedlichen Sensoren/Aktoren werden alle Beteiligten nahezu in Echtzeit entlang der Gesundheitsversorgung über wichtige Parameter unter Einhaltung der Telematikinfrastruktur (Datenschutz) informiert. Zahlreiche Entwicklungen und Produkte wie Mobile-Health-Anwendungen, das Internet of Things, Wearables sowie smarte Implantate und Textilien werden inzwischen von Firmen der Medizintechnik  aufgegriffen.

Gesundheits-Apps auf dem Vormarsch

Ohne Zweifel auf dem Vormarsch sind Mobile-Health-Anwendungen, sogenannte Gesundheits-Apps. Allein im engeren Bereich der Gesundheitsversorgung gibt es rund 100.000 Apps, die zunehmend auch von Medizintechnikunternehmen angeboten werden. Insgesamt sind inzwischen fast eine halbe Million Angebote über App Stores erhältlich. Nach einer Untersuchung der Bertelsmann Stiftung haben schon 30 Prozent der Deutschen eine Gesundheits-App auf ihrem Smartphone. Bei den Anwendungen geht es laut BVMed beispielsweise um die Stärkung der Gesundheitskompetenz, um Analyse und Erkenntnisgewinne, um indirekte Interventionen durch das kontinuierliche Erfassen und Auswerten gesundheitsbezogener Informationen, um die Dokumentation von Gesundheits- und Krankheitsgeschichten oder um den Einkauf und die Versorgung über Online-Apotheken.

Erst wenn Telemedizin nicht mehr helfen kann, kommt es überhaupt zur Intervention: Einen Großteil der Arbeit im OP der Zukunft übernehmen Roboter und Automaten – sie fahren die Geräte zur bildgebenden Diagnostik aus den vorgesehenen Abstellplätzen, sie sorgen für die Positionierung von Patienten und Technik, sie übernehmen die gesamte Logistik von allen erforderlichen Materialien. Selbst Standardoperationen durch intelligente Roboterarme sind längst Alltag. Besondere Eingriffe werden hingegen meist von „Starchirurgen“ durchgeführt, die darauf spezialisiert sind und ferngesteuert von zu Hause aus operieren. „Ersatzteile“ für den menschlichen Körper kommen aus dem Drucker, Implantate sind aus dem Katalog erhältlich. Sogar Organe und lebende Zellen laufen aus dem 3D-Printer.

In gut 30 Jahren hat der demografische Wandel Deutschland fest im Griff. Waren im Jahr 2000 erst 13,7 Millionen Menschen über 65, werden es 2050 schon fast 23 Millionen sein. Noch eindrucksvoller ist die Zunahme der Altersgruppe 80 plus, die als Hochbetagte bezeichnet wird. Ihre Zahl steigt von 3,8 auf 15 Prozent, beziehungsweise von 3,1 auf 10 Millionen. Diese Entwicklung hat ganz erhebliche Auswirkungen auf das Gesundheitswesen. Auf der anderen Seite ist ein erheblicher Fortschritt in Medizin und Medizintechnik zu erwarten. In den kommenden Jahrzehnten erwarten Zukunftsforscher wie Dr. Martin R. Textor vom Institut für Pädagogik und Zukunftsforschung (IPZF), dass Menschen immer älter und immer gesünder sein werden. Volkskrankheiten wie Krebs, Diabetes, Aids, Parkinson oder Alzheimer könnten heilbar sein – für die personalisierte Krebsbekämpfung, die für jeden einzelnen Patienten die optimale Wirkstoffkombination zur Verfügung stellt, stehen 2050 Tausende von Krebsmittel zur Verfügung. Große Hoffnungen werden auch in die Immuntherapie gesetzt. Allerdings könnte die rasante Zunahme Antibiotika-resistenter Erreger dazu führen, dass wieder mehr Menschen an reinen Infektionskrankheiten sterben werden.

Vernetze Geräte und Systeme im Operationssaal

Die ersten wichtigen Schritte zur Digitalisierung der Medizintechnik sind bereits geschafft – einer davon ist das Projekt „OR.NET“, mit dem Geräte und Systeme verschiedener Hersteller im Operationssaal vernetzt werden sollen. Inzwischen sind hieran rund 90 nationale und internationale Partner beteiligt. „Dieses Netzwerk bietet eine solide Basis für eine nachhaltige Verbreitung und Umsetzung bei der Vernetzung von Operationssaal und Klinik“, erklärt Prof. Björn Bergh, Sprecher des OR.NET und Direktor des Zentrums für Informations- und Medizintechnik (ZIM) am Universitätsklinikum Heidelberg. In den zurückliegenden vier Jahren haben die vielen Partner intensiv an Systemen für den vernetzten OP gearbeitet. Insgesamt standen dafür Mittel in Höhe von 18 Millionen Euro zur Verfügung, von denen 15 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) übernommen wurden. Jetzt soll die Initiative nach Europa und in die USA weitergetragen werden – gerade um einheitliche Standards für Schnittstellen und Protokolle zu etablieren, die die Konkurrenzfähigkeit des OR.NET-Ansatzes auch auf internationalen Märkten sichern. So wurde als ganz wichtiges Instrument mit dem „Open Surgical Communication Protocol“ (OSCP) eine einheitliche Sprache entwickelt, mit der Medizinprodukte künftig kommunizieren sollen.

Das Protokoll ist aufgrund seiner Eigenschaften zukunftsfähig, weil es neben der Interoperabilität und Dynamik auch die Aspekte Sicherheit (gleichermaßen Patienten- wie Zugriffssicherheit), Standardisierbarkeit und Erweiterbarkeit berücksichtigt. Zudem ist sowohl für die Integration in bestehende Klinik-IT-Systeme als auch für die bereits vorhandener Medizingeräte gesorgt. Weltweit gibt es derzeit keine mit OR.NET vergleichbaren Initiativen.

Roboter in der Medizin

Ein weiterer Schritt ist der immer stärkere Einsatz von Robotern in der Medizin. Eine Studie der International Federation of Robotics (IFR) vom Oktober 2016 weist aus, dass im Bereich der Serviceroboter 2015 der weltweite Verkauf von „stählernen Gesellen“ für die Medizin um sieben Prozent auf über 1.300 Einheiten gestiegen ist. Die IFR geht von einem kontinuierlichen Wachstum aus und erwartet, dass allein in den kommenden drei Jahren über 8.000 zusätzliche Medizinroboter die Arbeit aufnehmen. Auch deutsche Forscher sind an diesem Trend beteiligt. Forscher der Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierungstechnik IPA und des Fraunhofer-Instituts für Bildgestützte Medizin MEVIS arbeiten intensiv mit weiteren Kollegen des EU-Projekts MITIGATE an einem Roboterarm, der künftig die automatische Platzierung von Biopsienadeln übernehmen soll. Auch die DLR hat unter der Bezeichnung MIRO einen Prototypen entwickelt, der feinfühlige, nachgiebig geregelte Leichtbaurobotik in die minimalinvasive Chirurgie bringt.

Kein Zweifel, die Digitalisierung wird Medizin und Medizintechnik erheblich verändern. Einige Trends deuten sich bereits an, aber die Veränderungen durch 30 Jahre Forschung und Entwicklung werden so gewaltig sein, dass wir uns vieles noch gar nicht vorstellen können – ähnlich wie Anfang der 80er-Jahre sich niemand vorstellen konnte, wie Computer, Internet und Smartphones heute unser Leben bestimmen.

Klaus Jopp führt ein Redaktionsbüro für Wirtschaft, Wissenschaft und Technik.