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08.05.2024

Drohnen sollen künftig Laborproben schneller transportieren

Das Projekt KIMoNo „KI-basierte typübergreifende Mobilitätsoptimierung in nonurbanen Regionen“ demonstriert den effizienten, flexiblen und sicheren Laborprobentransport im Ernstfall in der Region Passau. Das bayerische Konsortium stellte am 8. Mai das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr mit 2,4 Millionen Euro geförderte Projekt vor. Im Fokus steht die Verbesserung der medizinischen Versorgung in ländlichen Regionen durch den Einsatz von Drohnen und eine KI-basierte Optimierung von Transportwegen. 

v.l. Nadine Huke (Bundesministerium für Digitales und Verkehr), Stefan Kunze (TH Deggendorf), Pierre Ulfig (Quantum Systems), Bundestagsabgeordneter Johannes Schätzl, Präsident Prof. Dr. Ulrich Bartosch, Prof. Dr. Tomas Sauer, Vizepräsident Prof. Dr. Harald Kosch (alle Universität Passau), Dr. Clemens Engelschalk (MVZ Labor Passau) und Prof. Dr. Alena Otto (Universität Passau); Foto: Universität Passau

Zentrales Ziel der finalen Phase des Projekts „KI-basierte Mobilitätsoptimierung in nonurbanen Regionen“, kurz KIMoNo, ist die Erforschung und Optimierung von medizinischen Transport- und Kommunikationswegen in ländlichen Regionen. Durch den Einsatz von Drohnen sollen die Transportzeiten für Laborproben verkürzt und damit eine schnellere Diagnostik und medizinische Versorgung vor allem in Notfällen ermöglicht werden. 

Strecken mit weniger Energieaufwand in kürzerer Zeit zurücklegen 

Das MVZ Labor Passau untersucht medizinische Proben aus der gesamten Region Niederbayern und teilweise darüber hinaus. Während die eigentliche Analytik bereits hochgradig digitalisiert ist und effizient abläuft, sind die Präanalytik und insbesondere die Abholung der Proben noch immer ein aufwendiger und komplexer Prozess mit direktem Einfluss auf die Behandlungsqualität: Bei den meisten Praxen erfolgt die Probenabholung lediglich einmal am Tag, Notfallproben erfordern teure und aufwendige Sonderfahrten, die zudem nur möglich sind, wenn noch Personal verfügbar ist. Hier setzt die Idee an, durch den Einsatz von Drohnen, die viele der Strecken mit geringerem Energieaufwand in kürzerer Zeit zurücklegen können, das Abholsystem zu erweitern. Dazu muss die Probenlogistik zunächst analysiert und modelliert werden, um danach durch Simulation und Optimierung die traditionelle Logistik zu verbessern und den Nutzen des zusätzlichen Transportmittels Drohne bestimmen zu können. Daneben sollen auch die Kommunikation zwischen Drohne und Labor untersucht und verbessert werden, beispielsweise bei der Schätzung der Ankunftszeiten, sowie digitalisierte Kommunikation zwischen Praxis und Labor entwickelt werden, durch die die Probe und die mit ihr durchzuführenden Schritte vorgemeldet werden.

„Durch die Kombination aus KI-basierter Simulation und Optimierung können wir die bestmöglichen Transportwege für die Proben ermitteln und den Mehrwert durch den Drohneneinsatz bestimmen“, so Prof Dr. Tomas Sauer, Projektleiter KIMoNo und Leiter des Instituts FORWISS an der Universität Passau. „Allerdings ist es noch ein weiter Weg bis zum realistischen Einsatz dieses Transportmittels, denn ein Drohnenflug ist ein regulatorisches Abenteuer. Aber wir können aufzeigen, wann sich das wirklich lohnen würde.“

Prof. Dr. Harald Kosch, Vizepräsident der Universität Passau, ergänzt: „Dieses Projekt trägt innovativ zur Optimierung der Transportwege für medizinische Proben in unserer Region bei. Dabei wird der Einsatz von Drohnen als Transportmittel für medizinische Proben auch praktisch erprobt.“  

Dr. Volker Wissing, Bundesminister für Digitales und Verkehr: „Neue Technologien wie Künstliche Intelligenz und unbemannte Transportsysteme bieten enormes Potenzial, die Gesundheitsversorgung bürgernäher, individueller und effizienter zu gestalten. Im Notfall darf es keine Unterschiede in der Gesundheitsversorgung in der Stadt und auf dem Land geben. Das Projekt demonstriert, wie digitale Anwendungen unser modernes Gesundheitswesen mitgestalten können und dabei eine optimale medizinische Versorgung der Menschen sicherstellen.“

 

Fragestellungen und erste Ergebnisse

1. Analyse der Abläufe und Prozesse und Aufbereitung der Daten: Teilweise sensible medizinische Daten wurden aufwendig anonymisiert und pseudonymisiert. Die dabei entwickelten Methoden können auch genutzt werden, um zukünftige Daten in das System zu übernehmen und somit nachhaltig zu aktualisieren. 

2. Datenanalyse und KI-basierte Vorhersage: Es wurde ein KI-System trainiert, das zu vorgegebenen Postleitzahlen, Terminen und Probenarten die Zeit bis zum Laborergebnis prognostiziert. 

3. Modellierung und Optimierung der Logistik: Transportsysteme wurden sorgfältig modelliert und mehrere Optimierungsmöglichkeiten für die Routen entwickelt und untersucht. 

4. Webbasiertes Informationssystem: Ein bereits existierender Softwareprototyp, der Flüge simuliert, kann durch ein integriertes Benachrichtigungssystem bei bestimmten Ereignissen, z.B. bei Drohnenstart und ‐landung, eine Nachricht per E-Mail versenden. 

5. Drohnenkommunikation: Ein Informationssystem zur Erfassung und Übermittlung von Missionsdaten sowie ein Fallback-Kommunikationssystem wurden eingerichtet und erfolgreich simuliert.

6. Erstflug der Drohne von Ortenburg (Kinderarztpraxis Dr. Keller) nach Passau (MVZ Labor).

 

Beteiligte aus Wissenschaft und Praxis 

Prof. Dr. Harald Kosch, Vizepräsident der Universität Passau für Akademische Infrastruktur und IT, koordiniert das Projekt gemeinsam mit Prof. Dr. Tomas Sauer, Leiter des Instituts FORWISS. Das gesamte Projektkonsortium besteht aus:

  • Universität Passau Institut FORWISS
  • Universität Passau Lehrstuhl Verteilte Informationssysteme
  • Universität Passau Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre mit Schwerpunkt Management Science/Operations and Supply Chain Management
  • Technische Hochschule Deggendorf Institut für Angewandte Informatik
  • Quantum-Systems GmbH
  • MVZ Labor Passau GmbH
  • Kinderklinik Dritter Orden Passau gGmbH
BMDV-Projekt KIMoNo: Wie Künstliche Intelligenz unsere Mobilität verbessert

BMDV-Projekt KIMoNo: Wie Künstliche Intelligenz unsere Mobilität verbessert

Die Universität Passau erforscht, wie sich Mobilität im ländlichen Raum mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz verbessern lässt. „KIMoNo“ (KI-basierte, typübergreifende Mobilitätsoptimierung in non-urbanen Regionen) heißt das Vorhaben, das vom Bundesverkehrsministerium mit 1,7 Millionen Euro unterstützt wird.

Über KIMoNo

Das Projekt KIMoNo (KI-basierte Mobilitätsoptimierung in nonurbanen Regionen) befasst sich seit 2020 mit Mobilitätsfragen im weiteren Sinne, die sich an den speziellen Gegebenheiten der Region Niederbayern orientieren, die teils städtisch, teils sehr ländlich strukturiert ist, nicht über flächendeckende Transportsysteme verfügt und teilweise nur sehr schwer und mit manchen Verkehrsmitteln eingeschränkt erreichbare Orte versorgen muss. Im ersten Teil des Projekts ging es im Umfeld der Verkehrsministerkonferenz am 29. Oktober 2020 beispielsweise um Fragen des digital vernetzten Verkehrs, des koordinierten Einsatzes von verschiedensten Verkehrssystemen und der Logistiksicherheit. Im Rahmen der Projektaufstockung verschoben sich die Schwerpunkte in Richtung der medizinischen Versorgung, wobei sich der Probentransport von Ärzten zum Labor und der mögliche Einsatz von Drohnen als zentrale Themen herauskristallisierten. Zur Projektwebseite

Das Projekt wird finanziert vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr. 

Text: Nicola Jacobi

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