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Feinschliff für revolutionäre 5G-Medizintechnologie

Eine mögliche Anwendung: Mehrere Operateur*innen an unterschiedlichen Orten schalten sich mithilfe der 5G-Technologie zusammen und planen gemeinsam eine Operation. (Foto und Grafik: Brainlab)

Die Krankenhauswelt des Landes sieht einem großen Schritt Richtung Zukunft entgegen: Das NRW-geförderte Projekt „Giga for Health“ entwickelt medizinische Nutzungsmöglichkeiten für 5G. Die zurzeit schnellste mobile Datenübertragungstechnik ermöglicht enorme Verbesserungen auf vielen Gebieten. Prof. Dr. Rolf Schuster von der FH Dortmund behält dabei das große Ganze im Blick.

Eine der möglichen Anwendungen, die erforscht werden, ist eine typische Transplantationssituation. Ein*e Ärztin in einem Krankenhaus entnimmt ein Organ, auf das ein*e Ärzt*in in einem anderen Krankenhaus wartet. Die neue Technik ermöglicht es, dass beide Ärzt*innen sich für die Operation zur Entnahme zusammenschalten: Die operierende Person trägt eine Videobrille, die ihre Sicht auf die Operation an die beobachtende Person im anderen Krankenhaus überträgt. 

Gleichzeitig kann die beobachtende Person über ihren Computer bei dem Eingriff mit präzisen Anweisungen assistieren, zum Beispiel mit der Maus millimetergenau markieren, wo ein Schnitt erfolgen soll. Diese Markierungen blendet die Videobrille per Augmented Reality ins Sichtfeld der operierenden Person ein, genau an die betreffende Körperstelle des*r Patient*in.

Komplexe 3D-Strukturen des Gehirns projizieren

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die computerassistierte Tumorchirurgie. Mit „Mixed Reality“ können zum Beispiel hochkomplexe 3D-Strukturen des Gehirns sowie deren wesentliche funktionelle Strukturen vom Computer virtuell in den Raum projiziert werden, damit sich Operateur*innen besser orientieren und auf eine Operation vorbereiten können.

Die 5G-Technologie erlaubt es, die benötigten Datenmengen so schnell zu übermitteln, wie es für eine flüssige Zusammenarbeit nötig ist. „Von Ende zu Ende darf das nicht länger dauern als 20 Millisekunden“, erläutert Prof. Dr. Rolf Schuster den Forschungsanspruch.

Edge-Computing-Spezialist Prof. Dr. Rolf Schuster forscht und lehrt an der FH Dortmund. (Foto: FH Dortmund)

Prof. Schuster ist Spezialist für Edge Computing. Im Gegensatz zur Datenweitergabe an die „Cloud“ in weit entfernten Rechenzentren, zielt Edge Computing auf eine dezentrale Datenverarbeitung vor Ort ab – wie eine lokale Cloud, kleiner, viel schneller und zuverlässiger erreichbar.

Use Cases, Segmente und Edge Computing

Die konkreten Einsatzmöglichkeiten („Use Cases“) basieren auf einem optimalen Zusammenspiel der einzelnen Segmente innerhalb einer derartigen lokal verteilten Cloud. Im Transplantations-Beispiel sind das neben der permanenten Datenübertragung in beide Richtungen auch die Verarbeitung der Daten, etwa die Umwandlung der Maus-Markierungen in digitale 3D-Darstellungen und deren perfekt abgestimmte Positionierung im Sichtfeld der operierenden Person.

Wären die einzelnen Segmente Spieler*innen einer Fußballmannschaft, wäre Prof. Schusters Aufgabe die ihres Trainers. Sein Ziel ist die reibungslose Interaktion aller. Sein Team begleitet den gesamten Entstehungsprozess eines jeden Use Case, baut ein virtuelles Modell der Edge-Infrastruktur und entwickelt damit Möglichkeiten, die Medizin-Applikationen noch schneller und zuverlässiger zu machen.

Beheimatet ist das Projekt in der Uniklinik Düsseldorf, wo Vodafone ein eigenes 5G-Netz für das Projekt aufbaut. Weitere Partner*innen neben der FH Dortmund sind die RWTH Aachen, das Unternehmen Brainlab, die Bergische Universität Wuppertal, das Bundesamt für Arzneimittel und Medizinprodukte und die Kassenärztliche Vereinigung Nordrhein.
Die NRW-Landesregierung fördert das Projekt.

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