Mathematiker wollen im Projekt Iboss gemeinsam mit der Berliner Charité Operationspläne mit Hilfe moderner mathematischer Verfahren optimieren.
Mathematiker Prof. Michael Dellnitz vom Institut für Industriemathematik (IFIM) der Universität Paderborn weiß um die Herausforderung: „Die Erstellung eines Operationsplanes an der Charité, dem größten und wohl auch renommiertesten Krankenhaus Deutschlands, ist hochkomplex und stellt eine große Herausforderung dar. Denn bei der geschickten Zuordnung der verschiedenen, geplanten Operationen auf die bis zu 30 verfügbaren Operationssäle geht es darum, verschiedene Ziele gleichzeitig und möglichst optimal zu erfüllen.“ Einerseits sind Wartezeiten für die Patienten oder überflüssige Leerstände von Operationssälen zu vermeiden, andererseits sind auch Unsicherheiten zu berücksichtigen, etwa im Hinblick auf eintreffende Notfälle oder potenzielle Komplikationen im Verlauf von Operationen. Auch eine Reinigung eines Operationssaals, die nach einem positiven Befund von Krankenhauskeimen notwendig wird, kann Stunden dauern und damit den betreffenden OP blockieren.
Mathe berücksichtigt Wirtschaft und Wünsche
An dieser Stelle greift die Mathematik ein: Im Rahmen des Projektes Iboss (Information-Based Optimization of Surgery Schedules) sollen mathematische Optimierungsverfahren entwickelt werden. Diese berücksichtigen nicht nur wirtschaftliche Gesichtspunkte – der OP-Bereich verursacht mehr als 40 % aller Krankenhauskosten –, sondern insbesondere auch Wünsche der Patienten und des OP-Personals.
Verwandte Verfahren werden in anderen Bereichen der Wirtschaft bereits eingesetzt, zum Beispiel bei der Planung von betrieblichen Abläufen. In den Krankenhäusern sieht es heutzutage oft noch anders aus. „Trotz der komplexen Rahmenbedingungen und Anforderungen, etwa von Seiten der Chirurgen, wird auch in sehr großen Häusern wie der Charité größtenteils noch von Hand geplant. Es fehlt ein automatisiertes, mathematisches Verfahren, das das Know-how der Experten in einen optimierten OP-Plan einfließen lässt“, so Michael Dellnitz. Die Aufgabe des IFIM bestehe generell darin, neue mathematische Verfahren zur Lösung von Problemen im Bereich des industrienahen wissenschaftlichen Rechnens zu entwickeln und diese gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft und aus weiteren Forschungseinrichtungen in der Praxis zum Einsatz zu bringen.
Medizinische Bewertung im Pilotbetrieb
Nun wird sich ein Team von Mathematikern und Praktikern aus dem Krankenhaus-Alltag in einem Projekt der Optimierung von OP-Plänen widmen. Kürzlich trafen sich alle Beteiligen an der Berliner Charité zum Kick-Off-Meeting. Neben dem Lehrstuhl von Prof. Michael Dellnitz und der Charité sind auch die Freie Universität Berlin (FUB) und das Zuse Institut Berlin (ZIB) beteiligt.
Für das Ende der Projektlaufzeit im Jahr 2019 plant die Charité, eine medizinische Bewertung des neuen Verfahrens im Pilotbetrieb durchzuführen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Förderprogramms „Mathematik für Innovationen in Industrie und Dienstleistungen“ mit 750 000 Euro unterstützt.
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