Das Fraunhofer IPA hat gemeinsam mit dem Dr. von Haunerschen Kinderspital des LMU Klinikums München ein robotisches Assistenzsystem umgesetzt, das medizinischem Personal bei standardisierten Überwachungsaufgaben zu Hand gehen kann. Der auf den Namen Helga getaufte Roboter befindet sich derzeit im Testbetrieb im Kinderspital und misst dort ausgewählte Vitalparameter von Kindern mit leichtem Schädel/Hirn-Trauma (Gehirnerschütterung), einer der häufigsten Ursachen für stationäre Aufenthalte in kinderchirurgischen Kliniken. Patientinnen und Patienten verbleiben hierfür 24 bis 48 Stunden auf Station, wobei Pflegekräfte initial stündlich standardisierte neurologische Checks bezüglich Pupillenreaktion, Herzfrequenz sowie verbaler und motorischer Reaktionen durchführen und das Allgemeinbefinden kontrollieren. Dieser Prozess dauert pro Kind etwa fünf bis zehn Minuten und bindet somit bei hoher Patientenzahl signifikante Personalressourcen.
Lösung für hochstandardisierte Prozesse
Am Markt war hierfür noch keine passende Lösung verfügbar. „Wir haben ein Jahr intensiv daran gearbeitet, ein Assistenzsystem zu entwickeln, das komplexe medizinische Überwachungsaufgaben sowohl zuverlässig als auch kindgerecht durchführen kann“, erklärt Birgit Graf, die das Projekt am Fraunhofer IPA leitet. Das Besondere an der Entwicklung: Während die Roboterhardware auf einem handelsüblichen Servierroboter basiert, wurde der Kopf des Systems komplett neu konzipiert. Er besteht aus einem leistungsfähigen Rechner mit integriertem Touchscreen und verschiedenen Sensoren, die speziell für medizinische Anwendungen ausgelegt sind. Der Prototyp ist in der Lage, in einer interaktiven und unterhaltsamen Anwendung den Schmerzscore, die Pupillenreaktion, Herzfrequenz sowie verbale und motorische Reaktionen der Patienten nach der Glasgow Coma Scale zu erfassen.
Technische Durchbrüche
Die größte technische Herausforderung bestand darin, ein berührungsloses Messverfahren für die Pupillenreaktion und Herzfrequenz zu entwickeln. „Das Sensorkonzept für den Pupillentest mussten wir vollständig neu entwickeln“, betont Winfried Baum, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPA, der das Assistenzsystem gemeinsam mit Graf entwickelt hat. „Besonders anspruchsvoll war es, das System so zu trainieren, dass es auch bei sehr unterschiedlichen Anatomien der Kinder und variierenden Lichtverhältnissen zuverlässig funktioniert.“ Das System erfasst mittels einer spezialisierten Kamera/Licht-Einheit die Pupillenveränderungen auf einen Lichtreiz hin – eine zentrale neurologische Untersuchung. Zusätzlich prüft der Roboter über interaktive Elemente auf dem Touchscreen, ob die jungen Patientinnen und Patienten sprachlich und motorisch unauffällig reagieren können. Sie identifizieren z.B. Tiere auf dem Bildschirm oder bewerten ihr Befinden über Smileys, wodurch gleichzeitig ihre Bewegungsfähigkeit getestet wird.
