Das smarte Labor: Der Wandel zu mehr Digitalisierung nimmt Fahrt auf

Wahrscheinlich standen sie nie so sehr im Fokus wie während der Pandemie: Labore. Allein in Deutschland wurden seit Anfang 2020 rund 73 Millionen Corona-Tests ausgewertet. Und auch abseits von Corona haben Labormediziner einiges zu tun – Blut, Urin, Aspirate und vieles mehr müssen täglich ausgewertet und dokumentiert werden. Zusammen mit dem Transport der Proben zum Analysestandort ergibt sich daraus ein enormer Arbeitsaufwand, allein was die Organisation betrifft.

Ein klassischer Ablauf im Labor umfasst das Eintreffen der Proben und deren Prüfung, da die Proben bestimmte Voraussetzungen erfüllen müssen, um sinnhaft getestet zu werden. Als nächstes werden sie mit einer Labornummer versehen und beprobt, sodass die Messwerte anschließend analysiert werden können. Besonders monoton sind hierbei sich wiederholende Arbeiten, für die es eigentlich keine Menschen braucht, sondern die auch Maschinen erledigen können. Um geschultes Personal, dessen Kompetenzen an anderer Stelle sinnvoller eingesetzt werden könnten, zu entlasten, hat ein dänisches Unternehmen einen Roboter mit zugehörigen Transportboxen entwickelt. Intelligente Boxen sorgen für die Nachverfolgbarkeit von Proben, sodass diese schon hinsichtlich ihrer Brauchbarkeit geprüft im Labor ankommen. Um den weiteren Prozess rund um die Sortierung kümmert sich dann ein Roboter. Für wen sich ein solches System überhaupt lohnt und welche Arbeiten es tatsächlich erledigen kann, erläutert Anders Kjergaard Madsen, technischer Leiter bei der Ingenieurgesellschaft LT Automation, im Interview. Er ist überzeugt, dass die Digitalisierung der Labore weiter voranschreitet: "Im Endeffekt lohnt sich die Automatisierung solcher Arbeitsabläufe vor allem langfristig, da man nicht mehr auf menschliches Personal angewiesen ist, um den Prozess am Laufen zu halten."

Bevor ein Laborgerät wie ein Roboter zum Einsatz kommt, muss es aber erst einmal produziert werden. Aber was wollen Hersteller hinsichtlich des Produktentstehungsprozesses eigentlich und was ist ein "Labor 4.0"? Die WILD Gruppe ist in der Entwicklung und Produktion von Laborgeräten tätig – CTO Wolfgang Warum weiß, welche wichtigen Eigenschaften moderne Laborgeräte haben müssen. Er meint, dass Labore während der Pandemie stark gefordert waren und es so einen enormen Aufschwung für Laborautomaten gab: "Die Themen Produktivität und Automatisierung wurden hier besonders wichtig. Messungen in großer Menge und kurzer Zeit zu verarbeiten, ist in den Laboren derzeit sehr gefragt." Somit ergibt sich der perfekte Use Case für Roboter, da sie eintönige Tätigkeiten automatisieren und so beschleunigen.

Auch der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) ist heute in der Medizin keine Seltenheit mehr: Besonders bei der Auswertung von Daten wird sie gerne genutzt, da sie im Zweifel schneller Zusammenhänge erkennen oder Labordaten auswerten kann. Das praktische an einer KI ist, dass sie nicht nur bereits gespeicherte Muster erkennt, sondern eben auch selbstständig dazulernen kann, Auch im Klinikum Aalborg kommt maschinelles Lernen zum Einsatz, um die ankommenden Proben zu sortieren. Das Problem am Einsatz von künstlicher Intelligenz oder maschinellem Lernenist nur, dass sie nur selten reproduzierbar ist. Wenn eine KI mit anderen Anwendungen verglichen werden soll, sind meist nicht genügend Daten einsehbar, um einen Vergleich durchzuführen. Besonders im biomolekularen Bereich ist das schade: Denn je mehr die Transparenz und Reproduzierbarkeit von KI-Systemen erhöht werden, desto mehr wächst "das Vertrauen in solche Systeme […] – zum Beispiel von Menschen, die solche Systeme in der klinischen Praxis nutzen könnten", sagt Prof. David B. Blumenthal. Er forscht daran, künstliche Intelligenz mit der Anwendung AIMe reproduzierbar und transparent zu machen.

Roboter im Labor, smarte Transportkisten – die Welt wird digitaler und so auch die Labore. Auf der MEDICA dreht sich in diesem Jahr einiges um das moderne Labor – erfahren Sie im Trendthema Labormedizin, wie wir in Zeiten von Virusvarianten, Long Covid und Impfungen den Überblick behalten und wie wir Pathogenen weltweit auf der Spur bleiben. In welchen Foren und Konferenzen Fachleute aus erster Hand einen Überblick auf den State-of-the-Art und die Zukunft der Labormedizin geben und vieles mehr rund um das Thema erfahren Sie schon jetzt im Trendthema Labormedizin. 

Aber ganz gleich, ob es direkt eine KI zur Datenauswertung ist oder erstmal "nur" ein Roboter, der die Proben sortiert: Der digitale Wandel hat längst in den Laboren begonnen. Noch können solche Systeme vielleicht nicht die Beprobung selbst durchführen, sondern nur die daraus gezogenen Daten auswerten – aber auch zum momentanen Stand der Dinge sind sie schon eine große Hilfe, wenn es darum geht, dem Laborpersonal zeitraubende Arbeit abzunehmen. Inwiefern sie in einigen Jahren auch bei der Beprobung und bei der Diagnostik selber wichtige Aufgaben übernehmen können, wird die Zukunft zeigen.