Pflegekräfte und Ärzte sind Mangelware. Um den wachsenden Bedarf an Fachkräften zu decken und gleichzeitig eine hohe Qualität sicherzustellen, rückt der Einsatz von KI-gestützten Robotern und Assistenzsystemen stärker in den Fokus. Ein Überblick.

Sachsen-Anhalt erforscht die digital unterstützte Patientenversorgung. Neben Pepper und Paro trifft man dort auch auf TIAGo und Spot.

Der humanoide Roboter Pepper trägt an seinen diversen Einsatzorten verschiedene Namen. Im Future Care Lab der Martin-Luther-Universität Halle­-Wittenberg hört er auf den Namen Dorothea, im Universitätsklinikum Magdeburg nennt man ihn Otto. Der kleine 1,20 Meter große Helfer informiert über Behandlungen, erinnert an die Medikamenteneinnahme und beantwortet alltägliche Fragen. Sein Repertoire beschränkt sich jedoch auf die Kommunikation. 

Wir wollen mit Otto die Patienten auch vom zu vielen Grübeln abhalten und sie ablenken. 

Was sich für viele nach Science-Fiction anhört, ist in Magdeburg Realität. Otto soll hier das medizinische und pflegerische Personal entlasten und ist auf dem Krankenhausflur der Herz- und Thoraxchirurgie der Uniklinik anzutreffen. Dort erklärt er den Patienten, was beispielsweise eine Bypass-Operation genau ist. Er beantwortet aber auch alltägliche Fragen wie z. B. „Wo finde ich Getränke?“ und „Wann bekomme ich die nächste Mahlzeit?“. Ebenso kann er Patienten einfache Übungen nach einer Operation direkt am Bett zeigen. Der Roboter-Gefährte aus dem Haus Aldebaran Robotics sorgt zudem für „gute Stimmung und ist ein echter Hingucker mit seinen blinkenden Kulleraugen“, führt Klinikdirektor Prof. Jens Wippermann aus.

Wer zu ihnen auf Station kommt, hat meist einen größeren Eingriff vor sich. Häufig kreisen die Gedanken der Patienten und bereiten ihnen zusätzlichen Stress. „Wir wollen mit Otto die Patienten auch vom zu vielen Grübeln abhalten und sie ablenken“, führt Assistenzarzt Rauf Safarov aus. Zudem war die Idee hinter der Anschaffung, dass der Roboter perspektivisch auch dem Personal Arbeit abnehmen könne durch beispielsweise das Führen zusätzlicher Aufklärungsgespräche. Diese sollen Patienten und deren Angehörigen die Angst vor dem Eingriff nehmen.

15 000 Euro, die sich für das Uniklinikum Magdeburg lohnen

Als Otto ans Uniklinikum Magdeburg kam, war er quasi nackt – nur mit rudimentären Grundfunktionen ausgestattet. Alles, was er kann und künftig können soll, wird im Haus von der Klinik-IT entwickelt. „Die Pakete, die man mitkaufen konnte, waren für unsere Intention nicht ausreichend, sodass wir den Roboter hier individuell ganz auf unsere Bedürfnisse programmieren. Wir haben noch einen längeren Weg vor uns, bis Otto noch autarker handeln kann“, erklärt der Klinikingenieur Daniel Bauer den technischen Hintergrund. 

Eine Patientin war regelrecht verliebt in ihn und hätte ihn am liebsten mit nach Hause genommen.

 

Dafür war die Anschaffung vergleichsweise preiswert. 15 000 Euro hat die Universitätsklinik bezahlt, die sich jetzt schon gelohnt haben. „Otto ist schon ein Highlight, wenn er am Patientenbett steht und in Interaktion tritt. Eine Patientin war regelrecht verliebt in ihn und hätte ihn am liebsten mit nach Hause genommen“, berichtet der Chefarzt. Für Wippermann und sein Team ist klar, dass der kleine Helfer niemals die zwischenmenschliche Interaktion ersetzen kann. Aber das sei auch nicht das Ziel.

Navel klimpert in Frankfurt (Oder) nicht nur mit seinen Augen

Ebenfalls um einen Kommunikationsroboter handelt es sich bei Navel, entwickelt von Navel Robotics. Seit Kurzem ist der soziale Roboter am Klinikum Frankfurt (Oder) im Einsatz und unterstützt dort das Team der Geriatrie. Der 70 cm große Navel hat eine ausdrucksstarke Mimik und kann Emotionen zeigen sowie widerspiegeln. Möglich macht das sein OLED-Display, über dem spezielle dreidimensionale Linsen liegen, die echten Blickkontakt herstellen können. Täglich unterschiedliche Mützen sind vor Ort sein Markenzeichen. Er kann nicht nur mit seinen blauen 3D-Kulleraugen klimpern, sondern auch den Kopf neigen und sich menschenähnlich mit den Patienten unterhalten – natürlich nicht allein, sondern nur unter fachkundiger Aufsicht. 

Er ist mit Sensoren, Mikrofonen und Kameras ausgestattet und kann sich nicht nur die Namen der Gesprächspartner merken … 

Dass dieses ergänzende Angebot funktioniert, bestätigt Pflegedirektorin Dr. Jenny Wortha, die den kleinen Neuzugang auf einem Kongress erlebt hat und für seine Anschaffung verantwortlich ist. „Er ist mit Sensoren, Mikrofonen und Kameras ausgestattet und kann sich nicht nur die Namen der Gesprächspartner merken, sondern auch Themen, über die er mit ihnen gesprochen hat. So gibt es Anknüpfungspunkte, die über das Wetter hinausgehen.“

Doch damit gibt sich die umtriebige Pflegedirektorin nicht zufrieden. Zusammen mit der Alice-Salomon-Hochschule in Berlin untersucht sie ab 2025 in einer pflegewissenschaftlichen Versorgungsstudie, ob Navel das Wohlbefinden der Patienten erhöhen, Schmerz und Angst reduzieren und vielleicht sogar das Delir-Risiko minimieren kann. Eventuell kann er künftig auch an Medikamentengaben erinnern und durch Erläuterung von präventiven Maßnahmen, die Sturzrate bzw. das Sturzrisiko minimieren, das bleibt jedoch noch zu untersuchen. Die Kosten für Navel sind jedoch nicht zu unterschätzen: Rund 28 000 Euro kostete die Anschaffung – im Übrigen aus Eigenmitteln in Frankfurt (Oder) finanziert.

So stehen die Deutschen zu Künstlicher Intelligenz und Robotik im Gesundheitswesen

In einer repräsentativen Umfrage der Elektronik-Branchenorganisation Gfu zum Einsatz von Robotik und KI im Pflege- und Gesundheitswesen unter Verbrauchern in den USA, ­Japan, Frankreich und Deutschland haben die Deutschen überraschenderweise die Nase vorne. Deutschland liegt (auf einer Skala von minus 10 bis plus 10) mit einem Wert von 1,6 vor den anderen Ländern – sogar weit vor Frankreich (0,1). Auch wenn viele die Vorteile, wie Rund-um-die-Uhr-Verfügbarkeit und frühzeitiges Erkennen von Erkrankungen sehen, lehnen immer noch 13 Prozent der Befragten hierzulande die neuen Technologien vollständig ab. Immer­hin 38 Prozent hoffen, dass KI den Druck im System lindern kann. 

Mit Luna und Spot in Sachsen-Anhalt am Puls der Zeit

Lab in zwei Forschungsprojekten im Einsatz und wird vom Projektteam um Prof. Patrick Jahn gerade weiterentwickelt.

Wirklich „spacig“ wird es, wenn humanoide Roboter mit Servicefunktionen ausgestattet werden. Navel und Pepper sind Kommunikationsroboter, können aber nichts bewegen. Die Zukunft liegt in komplexen Servicerobotern wie TIAGo (Pal Robotics) oder Spot (Generation Robots), meint Prof. Patrick Jahn vom Future Care Lab in Sachsen-Anhalt. „TIAGo hat sich bei uns den Namen Luna gegeben. Wir testen sie an unserem Forschungsstandort derzeit in der Dialyse. Das ist ein interessantes Setting, weil die Patienten dreimal die Woche an der Dialyse-Maschine hängen und dadurch auch eine gewisse Routine haben“, berichtet er aus einem seiner beiden neuesten Forschungsprojekte.

Luna dient auf den ersten Teststationen als „Besuchsdienst“, begrüßt die Patienten und fragt sie, wie es ihnen geht. Reagiert das Gegenüber nicht oder antwortet negativ, informiert der Roboter per Anruf eine Pflegkraft und bittet, bei dem Patienten vorbeizuschauen. Hier kommt es also nicht nur zu einer autonomen Interaktion mit dem Patienten, sondern auch mit der Pflegekraft. „Große Sprachmodule, sogenannte LLMs, sind bei Luna integriert und lernen dauerhaft dazu. So kann man sich mit ihr auch richtig unterhalten“, erzählt Jahn fasziniert. Zudem beherrscht sie 100 Sprachen und kann damit im Krankenhaus auch Übersetzungsprobleme einfach lösen. Gleichzeitig wird der Roboter derzeit vom Team um Jahn auch darauf programmiert, den Patienten beispielsweise Getränke zu bringen. Vergleicht man die Kosten für die Anschaffung eines TIAGo-Roboters mit denen eines Da Vinci, sind sie beinahe lächerlich. Mit einem Greifarm ist der TIAGo schon für etwas mehr als 100 000 Euro zu haben.

Future Care Lab in Halle testet Spot in Köthen

Lunas Pendant für die Begleitung im Außenbereich ist Spot, der – zumindest ohne Greifarm – einem Hund ähnelt. Er wird im Future Care Lab in Halle gerade in einem ersten Szenario mit einem Pflegeheim in Köthen getestet. „Wir entwickeln derzeit ein Studienszenario, in dem Spot eine Spazierbegleitung für Bewohner des Pflegeheimes darstellt. Mit seiner kleinen, rundlich anmutenden Form ist Spot extrem mobil, kann Treppen steigen und Türen öffnen“, weiß Jahn. Spot ist im Übrigen vom MIT entwickelt. In Köthen soll er ab nächstem Frühjahr als Laufbegleitung eingesetzt werden. „Er kann reagieren, wenn Hilfestellung gebraucht wird, und selbstständig Hilfe rufen“, zeigt Jahn die Vorzüge des komplexen Serviceroboters auf. Die Kosten belaufen sich auf etwa 200 000 Euro und liegen ebenfalls deutlich unter der Anschaffung von Da Vinci, der mit 1,5 bis zwei Millionen Euro zu Buche schlägt.

„Der Vorteil von Luna und Spot ist, dass sie alles können, wozu auch Navel und Pepper in der Lage sind, aber noch einiges darüber hinaus. Mit dieser Entwicklung haben wir ein Tool, das viele Situationen in der Pflege abdecken kann und auf der einheitlichen Robotersprache ROS basiert. Damit wird die Programmierung vereinfacht, die man zudem übertragen kann“, so der gelernte Krankenpfleger Jahn. Zudem laufen die Roboter auf Plattformen, die man real kaufen kann. Jahn ist sich sicher: „Das ist die Entwicklung, die wir brauchen. Wir benötigen endlich deutsche Plattformen und viele Arbeitsgruppen, die Use Cases entwickeln. Dann lernt Spot von uns die Besuchsrunde und wir können das Wasseranreichen von einer anderen Arbeitsgruppe implementieren.“

Pflegerobbe Paro auf der Kinderstation der Unimedizin Halle

Nicht ganz so kostenintensiv ist die Pflegerobbe Paro, die als emotionaler Türöffner nicht nur in Alten- und Pflegeheimen zunehmend Einzug hält. Auch Kliniken – wie die Universitätsmedizin Halle – schaffen sie sich als Assistenzsystem an, um Personal und Angehörige bei der Betreuung zu unterstützen. In Halle wird der kleine, tierische Helfer auf der Kinderstation eingesetzt. Mit knapp 5000 Euro schlägt das Kuscheltier zu Buche, und ist für den Einsatz bei Demenzkranken bestens geeignet. „Paro verwenden wir zum einen im Verbandszimmer. Da er sich bewegt, ist das etwas anderes, als einem Teddy einen Verband anzulegen und die Kinder können es besser nachvollziehen“, erklärt Nicole Reinsperger, Fachführende Pflegeexpertin im Department für operative und konservative Kinder- und Jugendmedizin am Universitätsklinikum Halle.

Aber auch in der direkten Interaktion mit den kleinen Patienten spielt der Roboter seine Vorteile aus – in erster Linie, wenn es um Ablenkung geht. Es gefällt der Robbe, wenn sie berührt und gestreichelt wird, was sie mit entsprechenden Geräuschen quittiert. „Wir hatten auch einen kleinen Patienten, der mit Paro gespielt und dann schnell herausgefunden hat, wie er das Tier ärgern kann – indem er ihn an den Schnurrhaaren berührt“, erklärt Reinsperger mit einem Schmunzeln im Gesicht. Erste Untersuchungsergebnisse zeigen, dass das Sattelrobbenbaby – je nach Situation – beruhigend oder aktivierend wirkt. In Halle hat sich gezeigt, dass sie die Kinder ablenkt und unterhält. „Die Erfahrung bei uns zeigt – parallel zur internationalen Studienlage – jedoch auch, dass dies nicht bei Kindern mit einem akut heftigen Schmerzgeschehen wirkt“, führt die gelernte Gesundheits- und Kinderkrankenpflegerin Reinsperger aus. Insgesamt müsse man immer individuell schauen, wie man Paro einsetze.

AV1 Telepräsenzroboter für die Teilnahme am Schulunterricht

Ebenfalls in den Bereich der sozialen Interaktion und Teilhabe gehört der AV1 Telepräsenzroboter der Firma No Isolation. Der Avatar wird besonders auf kinderonkologischen Stationen eingesetzt, wie an der Uniklinik Halle geplant. Er kommt bereits in 17 Ländern zum Einsatz, um langzeitabwesenden Schulkindern beispielsweise mit chronischen Erkrankungen oder während einer Chemotherapie die Teilnahme am Unterricht zu ermöglichen. Darüber hinaus soll er dazu beitragen, die soziale Isolation zu reduzieren. Allein in Deutschland nutzen ihn an die 20 Krankenhäuser. „Mit Hilfe des charmanten Avatars kann ein Schüler trotz längerer Abwesenheit Teil der Klassengemeinschaft bleiben“, weiß Reinsperger. 

Die Schüler können sich aussuchen, an welchen Unterrichtsstunden und wie oft sie in der Woche am Unterricht teilnehmen … 

Für die Kinderonkologie der Universitätsmedizin Halle werden vier AV1 angeschafft, die ab 2025 in den Testeinsatz gehen sollen. Der Einsatz wird dann pflege- und sozialwissenschaftlich von Nicole Reinsperger und ihren Kollegen begleitet. Die Funktionsweise ist simpel. Der Avatar steht im Klassenzimmer und das abwesende Schulkind verbindet sich per Tablet über die App mit dem Avatar – absolut datenschutzkonform. Die Augen des Avatars beginnen zu leuchten, wenn das Kind verbunden ist, und signalisiert der Klasse, dass das fehlende Kind nun anwesend ist. „Der Avatar ist dann Auge, Ohr und Stimme des Kindes im Klassenzimmer – und das live und in Echtzeit“, erklärt Reinsperger, die mit ihren Kolleginnen und Kollegen die Funktionsweise schon mehrfach testen durfte. Für sie ist der ausschlaggebende Punkt, den Kindern so soziale Teilhabe zu ermöglichen – und das auf freiwilliger Basis. „Die Schüler können sich aussuchen, an welchen Unterrichtsstunden und wie oft sie in der Woche am Unterricht teilnehmen. Wir wollen sie zu nichts drängen“, erklärt die aufgeschlossene Hallesche Pflegeexpertin. Die Anschaffungskosten für den AV1 sind mit 4000 Euro vergleichsweise niedrig.

Sprachmodelle entlasten die Pflege heute schon

„Mit der App Voize sprechen Pflegekräfte ihre Dokumentation einfach ein. Mit Hilfe der KI werden die Werte der Bewohner und Patienten automatisch in die Dokumentation übertragen. Solche Spracheingaben sind in der praktischen Umsetzung schon etabliert“, weiß Patrick Jahn. Sie basieren auf großen Sprachmodellen. Gesundheits- und Kinderkrankenpflegerin Lena Ramm initiierte am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein eine Art Dolmetscher-KI, um Arztbriefe einfach und ohne unverständliche Fachbegriffe für Eltern zu erklären.

Die Patienten erfahren darin, welche Untersuchungen gemacht und welche Diagnosen gestellt wurden. Ihnen wird auch erklärt, welche Medikamente mit welcher Wirkung in welcher Weise genommen werden müssen. Eventuelle Folgetherapien, die dringend angeraten sind, werden ebenso im Patientenbrief angesprochen. „Wenn der Patientenbrief später einmal großflächig zum Einsatz kommt, hilft er zudem, das Gesundheitsverständnis in der Bevölkerung zu schulen und zu vergrößern und damit das gesamte Gesundheitssystem zu entlasten“, ist sich Ramm sicher. 

KI-Systeme bieten schon heute vielversprechende Chancen, Entscheidungen zu unterstützen, Diagnosen zu präzisieren und Behandlungen zu individualisieren. 

„KI wird – auch aufgrund des Personalmangels in der Medizin und Pflege – eine immer größere Rolle spielen, um das knappe Personal zu entlasten“, davon ist Jahn überzeugt. Denn KI-Systeme bieten schon heute vielversprechende Chancen, große Datenmengen überschaubar zu machen, Entscheidungen zu unterstützen, Diagnosen zu präzisieren, Behandlungen zu individualisieren und administrative Prozesse effizienter zu gestalten. Dabei ist die Sorge, dass Fachkräfte durch KI ersetzt werden, unbegründet, meint der Versorgungsforscher.

Forschung ist wichtig – HolliE unter Realbedingungen am Klinikum Karlsruhe getestet

KI ist vor allem in Forschungsprojekten im Alltag angekommen – wenn auch noch nicht flächendeckend. HolliE gehört zum Beispiel in die Reihe der Service- und Assistenzroboter und wurde am Städtischen Klinikum Karlsruhe in den Bereichen Transport und Logistik, interaktive Assistenz und Wunddokumentation getestet. Das Klinikum ist eines der ersten Krankenhäuser in Deutschland, in dem der multifunktionale Roboter unter Realbedingungen getestet wurde. Für die sogenannten Real-Life-Szenarien in dynamischen Umgebungen ist eine „höchstaufwendige Robotersteuerung notwendig“, weiß Prof. Uwe Spetzger, der 2019 das Projekt mit angeschoben hat. Die Testergebnisse und Rückmeldungen der Patienten und Pflegekräfte waren für das Projekt sehr wertvoll und sind in die weitere Entwicklung von HolliE eingeflossen. 

Es ist notwendig, einen Paradigmenwechsel herbeizuführen für die Nutzerorientierung im Sinne von Patient Empowerment. 

Anders als bei HolliE gibt es noch Assistenzroboter, die sich nicht eigenständig fortbewegen können. Der einarmige Roboterarm, beispielsweise Aria V2 aus dem Hause Accrea Engineering, wurde im Forschungsprojekt ArNe untersucht. Er kann flexibel – zum Beispiel am Rollstuhl, am Bett oder am Tisch – überall angebracht werden. In dem Projekt lag der Forschungsschwerpunkt darauf, wie ein robotischer Arm in einem komplexen Versorgungssetting Menschen mit neuromuskulären Erkrankungen helfen kann. Denn: Gerade bei Erkrankungen, wie z.B. Amyotropher Lateralsklerose, treten meist schnell fortschreitende Lähmungen auf und die Patienten sind auf eine umfangreiche pflegerische Unterstützung angewiesen.

Der einarmige Helfer kann zum einen Getränke und Gegenstände anreichen oder Türen öffnen und Patienten so etwas länger eine gewisse eigenverantwortliche Lebensweise ermöglichen. Auf einer fahrbaren Konsole installiert, wie bei dem Lio von F&P Robotics, ist der Roboterarm aber auch in der Lage, autonom durch Gänge zu fahren und beispielsweise Türklinken zu desinfizieren.

Marius Greuèl, Projektkoordinator des Konsortiums, das ArNe betreut hat, weiß, dass die einarmigen Roboter derzeit als Hilfsmittel teilweise von den Krankenkassen schon finanziert werden, sieht aber die Notwendigkeit erweiterter Steuerungsfunktionen. Diese seien nötig, damit der Roboterarm noch sinnstiftender für die Nutzer eingesetzt werden kann. „Daher soll zukünftig in Forschungsprojekten auch untersucht werden, wie derartige soziotechnische Assistenzsysteme mittelfristig durch KI und natürliche Sprachsteuerung für die Patienten sowie das Pflegepersonal intuitiver gesteuert werden können, was so auch die pflegerische Interaktion erlaubt“, erklärt Greuèl.

„Es ist notwendig, einen Paradigmenwechsel herbeizuführen für die Nutzerorientierung im Sinne von Patient Empowerment“, führt er weiter aus und betont, dass für Roboterarme derzeit auch die Nutzenbewertung im Rahmen des Zulassungsverfahrens als Pflegehilfsmittel und Medizinprodukt auf den Weg gebracht werden muss, um „eben auch in der Regelversorgung über neurologische Patienten hinaus eingesetzt werden zu können“.

Quelle: Alexandra Heeser (Freie Journalistin) 2024. Thieme