Neu entwickeltes Robotersystem könnte Augenuntersuchungen von mehr Patienten ermöglichen

Forschende der University of Illinois Urbana-Champaign und der Duke University haben zusammen ein robotergestütztes Augenuntersuchungssystem entwickelt, dass mehr Menschen Zugang zu medizinischen Routineleistungen ermöglichen könnte.

Die National Institutes of Health (NIH) unterstützen das Projekt mit 1,2 Millionen Dollar, damit die Forscher das System erweitern und verfeinern können.

Das entwickelte Robotersystem positioniert automatisch Untersuchungssensoren, um menschliche Augen zu scannen. Derzeit verwendet es eine optische Abtasttechnik, die aus einem einigermaßen sicheren Abstand zum Auge funktioniert. Nun arbeiten die Forschenden daran, weitere Funktionen hinzuzufügen, mit denen es die meisten Schritte einer Standardaugenuntersuchung durchführen kann. Diese Funktionen erfordern, dass das System in größerer Nähe zum Auge arbeitet.

„Anstatt Zeit in einer Arztpraxis damit zu verbringen, die manuellen Schritte einer Routineuntersuchung durchzuführen, kann ein Robotersystem dies automatisch tun“, so Kris Hauser, Professor für Informatik an der University of Illinois und Leiter der Studie. „Dies würde eine schnellere und umfassendere Untersuchung bedeuten, die zu besseren Gesundheitsergebnissen für mehr Menschen führen würde. Um dies zu erreichen, müssen wir jedoch sicherere und zuverlässigere Kontrollen entwickeln. Dieser Preis ermöglicht uns genau das.“

Medizinische Routineleistungen für mehr Patienten

Automatisierte medizinische Untersuchungen könnten sowohl mehr Menschen Zugang zu medizinischen Routineleistungen verschaffen als auch dem Gesundheitspersonal ermöglichen, mehr Patienten zu behandeln. Im Vergleich zu anderen automatisierten Prozessen sind medizinische Untersuchungen jedoch mit besonderen Sicherheitsbedenken verbunden. Man muss den Robotern zutrauen, dass sie in der Nähe von empfindlichen Körperteilen zuverlässig und sicher arbeiten.

Ein früheres von Hauser und seinen Mitarbeitern entwickeltes System war ein robotergestütztes Augenuntersuchungssystem, das die optische Kohärenztomografie einsetzt, die das Auge abtastet und eine dreidimensionale Karte des Augeninneren erstellt. Damit können viele Krankheiten diagnostiziert werden. Die Forscher wollen nun die Fähigkeiten des Systems durch einen Spaltaugenprüfer und ein Aberrometer erweitern. Für diese zusätzlichen Funktionen muss der Roboterarm bis auf zwei Zentimeter an das Auge herangeführt werden. Das unterstreicht die Notwendigkeit einer verbesserten Robotersicherheit.

„Den Roboter bis auf zwei Zentimeter an das Auge des Patienten heranzuführen und gleichzeitig die Sicherheit zu gewährleisten, ist ein neues Problem“, so Hauser. „Wenn sich ein Patient auf den Roboter zubewegt, muss er sich entfernen. Wenn der Patient schwankt, muss der Arm diese Bewegung mitmachen.“

Hauser verglich das Steuerungssystem mit denen, die in autonomen Fahrzeugen verwendet werden. Das System könne zwar nicht auf alle möglichen menschlichen Verhaltensweisen reagieren, aber es müsse „schuldhafte Kollisionen“ verhindern, so wie es selbstfahrende Autos tun müssen.

Weiterentwicklung des Systems durch finanzielle Unterstützung

Der Preis kann den Wissenschaftlern ermöglichen, groß angelegte Zuverlässigkeitstests durchzuführen. Ein wichtiger Bestandteil dieser Tests ist es, sicherzustellen, dass das System für möglichst viele Menschen funktioniert. Um dies zu erreichen, haben die Forschenden einen zweiten Roboter entwickelt. Dieser ahmt mit Hilfe von Puppenköpfen unerwartete menschliche Verhaltensweisen nach. Zudem wird der zweite Roboter automatisch das Aussehen der Köpfe mit verschiedenen Hauttönen, Gesichtszügen, Haaren und Bedeckungen zufällig verändern. Das soll den Wissenschaftlern helfen, die Auswirkungen der algorithmischen Verzerrungen in ihrem System zu verstehen und zu mildern.

Das System ist für den Einsatz im klinischen Bereich gedacht. Hauser kann sich dennoch vorstellen, dass solche Systeme eines Tages auch im Einzelhandel eingesetzt werden könnten, ähnlich wie Blutdruckmessstationen. „So etwas könnte in einem Brillengeschäft eingesetzt werden, um die Augen für die Verschreibung zu scannen. Oder es könnte in einer Apotheke einen diagnostischen Scan durchführen und die Informationen an den Arzt weiterleiten“, erklärte er. „Genau hier wäre ein automatisiertes Untersuchungssystem wie dieses am effektivsten: Es würde so vielen Menschen wie möglich Zugang zu grundlegenden Gesundheitsdiensten verschaffen.“

Der Preis, der von der National Robotics Initiative mitfinanziert wird, wird über drei Jahre verteilt.