5G-OR - Aufbau der nächsten Generation eines 5G-fähigen Operationssaal-Ökosystems zur Verbesserung der Patientenversorgung

Abstract

Ziel des deutsch-französischen Projekts war die Entwicklung eines 5G-fähiges Operationssaal-Ökosystem zur Verbesserung der Patientenversorgung. Dabei wurden vier relevante 5G-Anwendungen im Operationsumfeld entwickelt, welche interoperabel in deutschen und französischen Einrichtungen mit 5G-Campusnetzen eingesetzt und in einer realistischen klinischen Umgebung validiert wurden. 5G-Campusnetze bieten bisher nicht verfügbar gewesene Möglichkeiten zur drahtlosen Kommunikation. Der 5G-Standard verspricht eine sehr leistungsfähige und sehr sichere, zuverlässige und schnelle Datenübertragung. Der Einsatz von 5G im OP-Saal als Kommunikationsgrundlage ermöglicht die Digitalisierung des OPs und neuartige KI-gestützte und robotische Anwendungen, die zu präziseren und sicheren OPs führen können. Da der OP ein zentraler Bestandteil eines Krankenhauses ist, hat die Einführung von 5G im OP großes Potenzial, die Gesundheitsversorgung zu einem neuen vernetzten Ökosystem zu transformieren und die Patientenbehandlung signifikant zu verbessern. In 5G-OR wurden basierend auf der internationalen Zusammenarbeit zwischen Frankreich und Deutschland 5G-Campusnetze in drei klinisch-experimentelle OP-Umgebungen implementiert und anhand von vier relevanten Anwendungen validiert. Anhand von zwei KI-basierten Anwendungen zum Monitoring von Vitaldaten und der Analyse von endoskopischen Videodaten und von zwei robotischen Anwendungen zur Telechirurgie und mobilen OP-Assistenz wurde die Machbarkeit und der Mehrwert von 5G im OP untersucht. 5G diente hierbei als Kommunikationsrückgrat, um eine Vielzahl von Geräten zu verbinden. Die hohen Datenraten und niedrigen Latenzen des 5G-Netzes wurden dabei vollständig ausgereizt. Durch die Nutzung eines privaten Campusnetzwerks wurde zudem die Datensicherheit gewährleistet. Die hohe Integration der Anwendungen in das 5G-Netzwerk wurde durch Edge Computing weiter optimiert, während die Nutzung einer lizenzierten Funk-Frequenz für eine höhere Stabilität gegenüber Störeinflüssen anderer kabelloser Netzwerke sorgte. The aim of the project was to create a German-French, 5G-enabled operating-room ecosystem to improve patient care. Four relevant 5G applications for the OR were developed, deployed interoperably in German and French facilities with 5G campus networks, and validated in a realistic clinical setting. 5G campus networks unlock wireless-communication capabilities that were previously unavailable. The 5G standard promises highly powerful, secure, reliable, and fast data transmission. Using 5G as the communication backbone in the OR enables full digitalization and novel AI-driven and robotic applications that can make surgeries more precise and safer. Because the OR is a core part of any hospital, introducing 5G there has great potential to transform healthcare into a new, connected ecosystem and to significantly improve patient treatment. Within the 5G-OR project, German-French cooperation led to the implementation of 5G campus networks in three clinical experimental OR environments and their validation through four key applications. Two AI-based applications—vital-sign monitoring and endoscopic video analysis—and two robotic applications—telesurgery and mobile OR assistance—demonstrated the feasibility and added value of 5G in the OR. 5G served as the communication backbone connecting numerous devices, fully leveraging the network’s high data rates and low latency. A private campus network ensured data security. Deep integration through edge computing further optimized performance, while a licensed radio frequency provided greater stability against interference from other wireless networks.