Den Bremer Informatiker Gabriel Zachmann und den Oldenburger Viszeralchirurgen Dirk Weyhe verbindet die Faszination dafür, Alltagsproblemen im OP mit neuen, oft futuristisch anmutenden Technologien zu begegnen. Dabei geht es darum, das Personal am OP-Tisch zu entlasten, den Personalaufwand zu reduzieren und die Sicherheit der Patient*innen zu verbessern. Immer im Hinterkopf: der Fachkräftemangel insbesondere in der Pflege, der sich auch im OP bemerkbar macht.
Bis zu 500.000 fehlende Pflegekräfte bis 2034 – die Prognose des Deutschen Pflegerats, dem Dachverband von mehr als 20 Berufs- und Interessenverbänden aus Pflege- und Hebammenwesen, ist ernüchternd. Der demographische Wandel schlägt im Gesundheitswesen besonders hart zu: Einerseits steigt die Zahl derer, die auf Pflege im Krankenhaus oder im Heim angewiesen sind, andererseits gibt es immer weniger junge Menschen, die einen entsprechenden Beruf ergreifen.
Diese Perspektive ist eine Antriebsfeder für Dirk Weyhe, Professor für Viszeralchirurgie an der Universität Oldenburg und Direktor der Universitätsklinik für Viszeralchirurgie am Pius-Hospital Oldenburg. Er forscht daran, Prozesse im OP-Saal mit Hightech-Lösungen so zu optimieren, dass sie weniger belastend für das verbleibende ärztliche und pflegerische Personal und gleichzeitig sicherer für Patientinnen und Patienten sind. Gemeinsam mit Prof. Dr. Gabriel Zachmann, Professor für Computergrafik und Virtuelle Realität und Direktor des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) an der Universität Bremen erforscht er innovative Ansätze. Aktuell untersuchen der Informatiker und der Mediziner Möglichkeiten, die Anzeigen und Bedienfelder von OP-Geräten mit Beamern auf ein OP-Tuch zu projizieren und mittels Gestensteuerung zu bedienen – und das könnte sogar Personal sparen.
Die Lichteinstellungen im Raum, die Höhe und Neigung des OP-Tischs, Geräte zum Neuromonitoring – im OP wollen zahlreiche Knöpfe gedrückt und viele Geräte bedient werden. Nicht alle befinden sich im sogenannten Sterilbereich, dem unmittelbaren Areal rund um den Operationstisch, für den höchste Keimfreiheitsstandards gelten. Deshalb gehören zum OP-Team am Tisch auch sogenannte Springer. Sie sind Assistenzkräfte, die den Sterilbereich nicht betreten dürfen, aber auf Zuruf zum Beispiel Geräte bedienen, die sich außerhalb dieser Zone befinden.
Zachmann und Weyhe wollen diese Bedienmöglichkeit nun an den OP-Tisch bringen, sodass Springer*innen wieder für andere pflegerische Aufgaben im Krankenhaus zur Verfügung stehen. Gemeinsam mit ihrem Industriepartner, dem bayerischen Medizingerätehersteller Dr. Mach, forschen die beiden im Auftrag des Bundesforschungsministeriums zur berührungslosen Interaktion im Sterilbereich von OPs. „Wenn die Personen am Tisch gewisse Geräte selbst bedienen können, geht die Wahrscheinlichkeit möglicher Kommunikationsfehler gegen Null – das verbessert auch die Patientensicherheit“, so Weyhe.
Das interdisziplinäre Team setzt dabei auf virtuelle Bedienoberflächen, die von drei verschiedenen Beamern projiziert werden. Die Projektionsfläche ist das grüne OP-Tuch, das den Körper des Patienten während einer OP abdeckt und ab Höhe des Halses Richtung Decke verläuft. Dank der Befestigung an einer Vorrichtung bietet es so eine fast senkrechte Fläche, ähnlich einer Leinwand. „Wir benutzen mehrere Projektoren, weil wir so verhindern können, dass eine Person, die im Lichtstrahl des Projektors steht, einen Schatten auf das Bild wirft“, erklärt Andre Mühlenbrock, Wissenschaftlicher Mitarbeiter von Zachmann.
Dass das aus drei Einzelbildern zusammengesetztes Bild nicht zu sichtbaren Doppelbildern führt, ist nur ein Problem, das die Bremer Informatiker mit cleverer Programmierung lösen mussten. Der variierende Winkel des immer leicht anders gespannten OP-Tuchs und die sichtbaren Falten im Stoff waren weitere Faktoren, die eine gute Darstellung erschwerten. „Wir haben eine Software programmiert, die anhand von Sensordaten eine 3D-Präsentation der jeweiligen Szene erstellt und auf dieser Basis errechnet, wie die Projektion angepasst werden muss, damit das Bild klar ist“, erklärt der Doktorand. Bis zu drei Kameras registrieren die Gesten der Ärztinnen und Ärzte, die damit perspektivisch Geräte im OP bedienen können sollen.
Das Oldenburger Team untersucht in einem sogenannten Living Lab, das einem echten OP nachempfunden ist, ob Ärztinnen und Ärzte das System in einer – selbstverständlich simulierten – Operation überhaupt anwendenden können und wollen. Neben der Anwendungsfreundlichkeit erforscht das Team auch die Belastung, unter der die Fachkräfte stehen, wenn sie mit den projizierten Geräteoberflächen arbeiten. Per Sensor ermittelte Daten etwa über Gehirnströme, Herz- und Atemfrequenz und die Aktivierung der Schweißströme geben Hinweise auf Stress und Anstrengung. So will das Team sicherstellen, dass neue Technologien nicht zusätzliche Belastungen verursachen.
„Das alles sind Informationen aus der Anwendung, die wir ohne unseren Oldenburger Partner gar nicht hätten“, sagt Zachmann. Er ist froh, mit der Universitätsklinik für Viszeralchirurgie einen klinischen Partner gefunden zu haben, der ein großes Interesse an der Forschung hat. Weyhe schätzt die Zusammenarbeit mit Zachmann und anderen Bremer Informatikprofessoren ebenfalls sehr. Bereits seit zehn Jahren forscht er gemeinsam mit ihnen, um neue Technologien in den OP zu bringen. „Dank dieser Kooperation sind wir heute in diesem Bereich auch im internationalen Vergleich weit vorn“, sagt Weyhe.
Während das aktuelle Projekt noch bis Ende des Jahres läuft, denken die Forschenden bereits weiter: Sie wollen sich mit der Frage beschäftigen, ob sich die projizierten Bedienoberflächen auch mit Blicken steuern lassen. Dann könnten die operierenden Personen ihre Hände ausschließlich für die Operation nutzen.