Die Einführung vonRoboterassistenzsystemen (RAS) in den klinischen Workflow führt zu einem erheblichen Anstieg der technischen, sozialen und organisatorischen Komplexität im Operationssaal sowie in den angrenzenden Bereichen. Das Bereitstellen und Installieren der Systeme führt auch bei neuesten Modellen zu signifikanten Verzögerungen, die gerade bei kurzen Prozeduren die Anwendung der RAS limitieren. Die Platzierung des Robotersystems, bzw. der einzelnen Module am Menschen hat einen signifikanten Einfluss auf die spätere Performanz und muss unter Berücksichtigung der Patientenanatomie und des Arbeitsraums des Systems erfolgen. Um die Vorteile eines RAS wirkungsvoll nutzen zu können, ist ein abgestimmtes Zusammenspiel von Mensch und Technik unabdingbar. Diese kann nur, durch eine möglichst enge Verzahnung von Prozessen der individuellen Operationsplanung unter Berücksichtigung von patientenindividuellen Parametern und der Bildgebung, der Dokumentation und der Integration in die OP-Umgebung erreicht werden.

Die prozessdienliche Integration von RAS stellt hierbei das derzeit größte Defizit dar, da diese de facto nicht besteht. Traditionelle Arbeitsabläufe und Prozesse sind bislang nicht, oder nur auf Kosten des OP-Personals und der Prozesseffizienz an die Nutzung von RAS angepasst und verlangen daher nach einer umfassenden Überarbeitung und Anpassung an die neue Technologie. Besondere Herausforderungen ergeben sich hierbei für die Platzierung und Anordnung des Robotersystems im Operationssaal und am Patienten, für die Einbindung des RAS in den chirurgischen Workflow und die einzelnen Phasen der Intervention (robotisch, hybrid, konventionell), bei der effizienten Darstellung und Aufbereitung von relevanten Informationen für das OP-Team, sowie bei der Kommunikation zwischen RAS, den Bedienern, dem unterstützenden OP Personal und in einigen Fällen auch dem Patienten. Die fehlende Integration führt, wie Studien zeigen, zu einem erhöhten Risiko chirurgischer Fehler und damit zu einem vermeidbaren Risiko für Patienten, sowie zu einer zum Teil erheblichen Verlängerung der Operations- und Prozesszeiten und damit einer signifikanten Steigerung der Behandlungskosten im Vergleich zu konventionellen OP-Methoden. Nicht nur aus diesem Grund sind robotische Anwendungen in der medizinischen Intervention und Bildgebung, trotz der zahlreichen potentiellen Vorteile, aktuell auf nur wenige und vor allem komplexe Fälle beschränkt und werden in manchen Bereichen gar nicht eingesetzt. Um eine nutzerzentrierte, ökonomische und klinisch relevante Etablierung von RAS in den Kliniken zu erreichen, um damit die Patientenversorgung weiter zu verbessern, müssen diese somit vor allem besser integriert werden.

Der Forschungsverbund zielt daher darauf ab, erhebliche Verbesserungen in allen genannten Aspekten zu erreichen. Hierzu dienen die im Verbund vorhandenen, herausragenden Expertisen hinsichtlich der Umsetzung ergonomischer Prinzipien (Mensch, Maschine, System, Prozess) sowie der  klinisch zentrierten  Realisierung  von nutzerzentrierten Simulationen, AR Anwendungen und UI-Technologien. Die aufgeführten Ansätze stellen in diesem Zusammenhang Schlüsseltechnologien für die zukünftige robotische Chirurgie und digitale Medizin dar. Nur durch die enge Verzahnung dieser Kompetenzen mit den Anwendern aus der Klinik (Ärzteteam, Pflege, Technische Assistenz) und Einbindung kompetenter industrieller Partner aus Bayern kann dieses Ziel erreicht werden (Abbildung).

Im Rahmen der Hightech Agenda Bayern wollen wir die genannten Herausforderungen mit einem Forschungsverbund aus Industrie- und Forschungseinrichtungen adressieren und den Hightech Standort Bayern durch die Bündelung der Zukunftsbereiche Robotik und Medizintechnik weiter ausbauen. Der hier vorgestellte Forschungsverbund schließt sich zusammen, mit dem übergeordneten Ziel den Operationssaal fortschreitend zu digitalisieren und mit technischen Innovationen die Sicherheit und Lebensqualität der Patienten zu verbessern, die Effizienz von Prozessen im OP und im präoperativen Bereich zu optimieren und das klinische Personal zu entlasten. Im Rahmen des Forschungsverbundes bringen wir junge aufstrebende Startups mit führenden Unternehmen im Bereich der Gesundheitstechnologien zusammen und ermöglichen eine Plattform zur Translation der Forschungsarbeiten bayerischer Universitäten in einen stark wachsenden, hochtechnologischen Markt. Konkret sollen im Rahmen des Forschungsverbundes Methoden entwickelt werden die

•  eine digitale Planung der Roboterplatzierung im Operationssaal ermöglichen, um so eine möglichst effizienten Arbeitsbereich für das OP-Personal zu ermöglichen,
• eine verbesserte Nutzung des Arbeitsraums robotischer Systeme unter Vermeidung von System-System Interaktionen (etwa Kollisionen) ermöglichen,
• eine vollumfängliche Integration robotischer Systeme in bestehende Workflows mit Erweiterung des Indikationsspektrums durch Nutzung modularer Ansätze erlauben,
• eine ergonomische, auf AR Ansätzen geleitete Umsetzung der optimalen Platzierung und Nutzung der Roboter im Operationssaal ermöglichen,
• eine anwender-zentrierte, flexible und stärker auf die Bedürfnisse der Anwender zugeschnittene Gestaltung der Roboterassistenz ermöglichen,
• eine Detektion kritischer kognitiver und physischer Belastungen und Beanspruchungen im OP ermöglichen,
• eine Erklärbarkeit bei datenbasierten (oft autonomen) Prozessen gewährleisten.