Operations- und Pflegeroboter sind in der Medizin längst angekommen

Von Catherine Bischofberger

Ähnlich wie bei vielen anderen Technologien im Gesundheitswesen hatte COVID-19 einen sehr großen Einfluss auf die Nutzung von Robotern und Robotik in der medizinischen Versorgung. Die Nutzung von Androiden ist während der Pandemie sprunghaft angestiegen, was viele etablierte Vorgehensweisen verändert hat.

Roboterarme werden bei Operationen bereits seit den 1980er Jahren verwendet, doch die Technologie hat sich weiterentwickelt und wird nun für zunehmend komplexe Aufgaben genutzt, ein Trend, der sich während und nach COVID beschleunigt hat.

Roboterarme kommen häufig zur Unterstützung bei minimal-invasiven Operationen, die mittels sehr kleiner Schnitte durchgeführt werden, zur Anwendung. Eine Operation manuell durchzuführen, wenn der Schnitt die Größe eines Knopfs hat, ist schwierig, selbst für eine erfahrene Chirurgin bzw. einen erfahrenen Chirurgen. Operationsroboter helfen dabei, diese Eingriffe einfacher und präzise durchzuführen und Infektionen sowie andere Komplikationen zu vermeiden. Das verantwortliche Personal steuert die Arme an einem Computer in Operationstischnähe, was eine hochauflösende 3D-Sicht des Operationsfelds ermöglicht.

Die IEC hat eine führende Rolle bei der Entwicklung von Normen zur Sicherheit und Leistung von medizinischen Geräten. IEC/TC 62 (DKE/K 812) erarbeitet Normen für medizinische Geräte, Software und Systeme, auch für Operationen. Das Technische Komitee ist verantwortlich für die Veröffentlichung der Norm IEC 80601-2-77, die spezifische Anforderungen an die grundlegende Sicherheit und Leistung von robotergestützten chirurgischen Geräten festlegt.

IECEE, das IEC System of Conformity Assessment Schemes for Electrotechnical Equipment and Components, bietet Prüfungen und Zertifizierungen nach internationalen IEC-Normen zur Einhaltung der Sicherheit, Qualität, Effizienz und generellen Leistung elektrischer Geräte, die im medizinischen Bereich zum Einsatz kommen.

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Über die Verwendung von Robotern zu Desinfektionszwecken während der Pandemie wurde viel geschrieben. Sie wurden in chinesischen, italienischen und vielen anderen Krankenhäusern weltweit verwendet, um Patientenzimmer und Operationssäle zu reinigen. Die Vorteile des Einsatzes von Androiden für diese undankbare und anstrengende Arbeit haben die Pandemie überdauert. Roboter kommen heute in vielen medizinischen Einrichtungen ganz selbstverständlich Anwendung. Die Reinigungsgeräte nutzen eine mobile Anordnung leistungsstarker kurzwelliger UV-C-Leuchten, die genug Energie abgeben, um die DNA gefährlicher Mikroorganismen zu zerstören.

Das Reinigungsverfahren selbst ist nicht neu: Keimtötende Bestrahlung mit UV-C-Licht wird in der medizinischen Hygiene seit Mitte des 20. Jahrhunderts verwendet. Mit Wellenlängen von 200-280 Nanometer (nm) bricht UV-C-Licht Molekülbindungen in der DNA von Mikroorganismen und Viren auf und verhindert so deren Reproduktion.

Auch wenn die Nutzung von UV-C-Geräten eine gängige Methode ist, um Keime abzutöten, ist sie nicht ohne Risiko. UV-C-Strahlung kann zu Verletzungen der Haut und Augen führen, wenn sich Personen zu lange in der Nähe des Geräts aufhalten. Die Pandemie hat die IEC und die Global Lighting Association (GLA) dazu veranlasst, gemeinsam rasch zu handeln, um die Risiken beim Einsatz solcher Geräte zu minimieren. Die öffentlich verfügbare Spezifikation IEC PAS 63313 wurde als Ergebnis dieser gemeinsamen Anstrengungen veröffentlicht.

„Die IEC hat mit TC 34/WG 23 eine neue Arbeitsgruppe eingerichtet, die sich mit UV-C-Strahlung zur Abtötung von Keimen auseinandersetzt. Auf Grundlage der PAS denken wir darüber nach, ein neues Projekt vorzuschlagen. Die Idee ist, eine neue IEC-Norm zu erarbeiten, die sich mit den Sicherheitsaspekten in Bezug auf UV-C-Strahlung, die zu Desinfektionszwecken genutzt wird, auseinandersetzt. Das neue Arbeitsprojekt muss noch von den Mitgliedern von TC 34 abgesegnet werden“, erklärt John Gielen, einer der Convenor der neuen Arbeitsgruppe.

Die Nutzung autonomer Geräte zur Reinigung von Krankenhauszimmern hat das erschöpfte Personal entlastet und verhindert, dass sie mit dem Virus in Kontakt kommen. Ähnlich wie autonome Fahrzeuge benötigen die mobilen Roboter Sensoren und manchmal LIDAR (Light Detection and Ranging), eine Methode zur Fernmessung, die Licht in Form eines Pulslasers nutzt, um variable Abstände zwischen Gegenständen zu messen.

IEC-Normen helfen, Sicherheits- und Leistungsmaßstäbe für viele dieser Geräte festzulegen. IEC/TC 47 (DKE/K 631), das einige der wichtigsten Normen in Bezug auf Sensoren erarbeitet, veröffentlicht IEC 62969, die sich mit den allgemeinen Anforderungen an die Stromversorgungsschnittstelle der Sensoren autonomer Fahrzeuge beschäftigt. IEC/TC 100 (DKE/K 742) veröffentlicht Normen für Audio-, Video- und Multimediasysteme und hat Technical Area 17 eingerichtet, dessen Fokus auf Multimediasystemen und -geräten für Fahrzeuge liegt.

Sicherheitsanforderungen an UV-C-Geräte zur Luft- und Oberflächendesinfektion

UV-C-Strahlung gilt als zuverlässig und wirksam bei der Keimbehandlung und kommt insbesondere bei gewerblichen Anwendungen zum Einsatz. In den letzten Jahren wurde allerdings auch beobachtet, das vermehrt Produkte auf den Markt kamen, die für die Anwendung im Haushalt gedacht waren.

Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) warnt explizit vor den Gefahren, denn UV-Strahlung kann bei falscher Anwendung gesundheitsschädlich sein. Wir haben aktuelle und relevante Positionspapiere zu diesem Thema gesammelt und in einer Übersicht mit weiterführenden Erläuterungen dargestellt.

Wurden Roboter anfangs zur Reinigung eingesetzt, haben sie rasch auch andere Aufgaben übernommen, wie beispielsweise den Patientinnen und Patienten die Essenstabletts zu bringen. Im Hongshan Sports Center in Wuhan, China, wurde während der Pandemie ein Feldlazarett eröffnet, dessen Personal aus Robotern bestand. Sämtliche medizinischen Dienste in der Einrichtung wurden von Robotern und anderen IoT-Geräten erbracht. Neue Patientinnen und Patienten wurden von vernetzten 5G-Thermometern gescreent, um das Personal auf Personen aufmerksam zu machen, die Fieber hatten.

Roboter kommen selbst in der Pharmazie zum Einsatz. Das Children’s Specialty Hospital Al Jalila, eine der besten Kinderkliniken in Dubai, nutzt Robotik für die Arzneimittelversorgung ambulanter Patientinnen und Patienten. Roboterarme können die richtigen Kapseln und Arzneimittelpackungen nehmen oder auch das Medikament abholen bzw. beschriften.

Das von der IEC und ISO eingerichtete gemeinsame Technische Komitee JTC 1 erstellt Normen für Informationstechnologie (IT). Es umfasst viele Subkomitees, darunter ISO/IEC SC 41, das Normen für das Internet der Dinge (IoT) und digitale Zwillinge erarbeitet.

IEC/TC 62 (DKE/K 812) hat IEC 80601-2-78 veröffentlicht, eine Norm für Roboter, die in der medizinischen Versorgung zum Einsatz kommen. Die Norm legt Sicherheits- und Leistungsanforderungen an medizinische Roboter fest, die mit beeinträchtigten Patientinnen und Patienten physisch interagieren. Die Roboter sollen eine Unterstützung und Hilfe bei der Rehabilitation, Beurteilung, Kompensation oder Schmerzlinderung von Personen sein, die Schwierigkeiten haben, sich zu bewegen.

Active Assisted Living (AAL): Rasante Fortschritte, große Herausforderungen

AAL bietet großes Potenzial, um den demografischen Wandel konstruktiv zu unterstützen und Menschen lange ein selbstbestimmtes Leben zu ermöglichen. In der Praxis gilt es jedoch noch diverse Hemmnisse abzubauen – beispielsweise die noch geringe Akzeptanz älterer Personen gegenüber solchen Systemen und die Erstattungsfähigkeit bei AAL-Technologien seitens Pflege-, Sozial- und Krankenversicherungen.

Die Normungsarbeit setzt genau an diesen Punkten an, um die AAL-Entwicklung weiter voranzutreiben.

Die Pandemie hat Probleme deutlich gemacht, derer sich Fachkräfte im Gesundheitswesen und Regierungen bereits bewusst waren. Wenn es irgendwie geht, ist es für ältere Menschen besser, mit Hilfe entsprechender Technologien und Dienste, sog. Active Assisted Living Tools, so lange wie möglich im eigenen Zuhause zu leben. Das spart dem Gesundheitssystem Kosten und ist besser für das psychische Wohlbefinden dieser wachsenden Bevölkerungsgruppe. 

Um Technologien im Kontext von Active Assisted Living (AAL) zu normen, hat die IEC das Systemkomitee IEC SyC AAL (DKE/K 801) eingerichtet. Die Aufgabe des Systemkomitees besteht darin, die Sicherheit, den Datenschutz und die herstellerübergreifende Interoperabilität bei der Nutzung von AAL-Systemen und AAL-Diensten sicherzustellen und die Normung zu fördern, wodurch ihre Nutzbarkeit und Zugänglichkeit erhöht wird. Rolle und Anwendungsbereich des Komitees werden fortlaufend erweitert.

„IEC SyC AAL bringt viele Interessengruppen zusammen, darunter Entwickler, Hersteller und Zulieferer, Medizinprodukte- und Pharmaunternehmen und seit kurzem auch Technologieunternehmen sowie Aufsichtsbehörden und politische Entscheidungsträger, um sicherzustellen, dass die Produkte und Systeme, die für AAL-Nutzende und Gesundheitsdienstleister entwickelt wurden, sicher sind und den Vorschriften entsprechen“, erklärt Ulrike Haltrich, Vorsitzende von IEC SyC AAL. „Zu den geplanten AAL-Publikationen gehört eine Norm, die sich mit den funktionellen Leistungsmerkmalen von Robotern auseinandersetzt, die in AAL-vernetzten Umgebungen zu Hause genutzt werden“, ergänzt sie.

Roboter sind aus unserem alltäglichen Leben nicht mehr wegzudenken und entgegen weit verbreiteter Meinung werden sie uns nicht ersetzen. Sie helfen uns bei schwierigen und anstrengenden Arbeiten, die immer weniger Menschen machen möchten, aber auch bei Präzisionsoperationen, die eine computergestützte Visualisierung erfordern.

Redaktioneller Hinweis:

Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 03/2023.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2023-03/the-medical-world-has-grown-accustomed-to-surgical-and-nursing-robots

Die im Text aufgeführten Normen und Standards können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Health erarbeitet sicherheits- und leistungsbezogene Vorgaben zum Schutz der Patienten, des Personals und weiteren betroffenen Personen. Dies umfasst alle technischen Produkte zur Erhaltung, Verbesserung und Wiederherstellung von Gesundheit – inklusive alltagsunterstützender Assistenzsysteme. Darüber hinaus wird der Schutz vor ionisierender Strahlung behandelt. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im