Da die Medizintechnik stetig fortschreitet, steigen auch die Erwartungen der Patienten an ihre Behandlungen, was den Druck auf Budgets und Betriebskosten weiter erhöht. Gleichzeitig erfordert eine stärkere Personalisierung der Leistungen mehr Zeit – sowohl für die Planung als auch für die Durchführung – und belastet das Personal zusätzlich. Diese Faktoren tragen zu Burnout und Stress bei den medizinischen Fachkräften bei; in der Folge sind einige gezwungen, längere Krankheitszeiten in Anspruch zu nehmen, was die Ressourcenverteilung zusätzlich erschwert.
Es ist daher offensichtlich, dass im aktuellen Gesundheitswesen ein Wandel notwendig ist. Welche Strategien können umgesetzt werden, um mit den gleichen Ressourcen produktiver zu sein und die Effizienz der Gesundheitseinrichtungen zu optimieren, wodurch die Arbeit der Fachkräfte in diesem Bereich erleichtert und die Patientenergebnisse verbessert werden?
Der Einfluss des IoMT auf die Verbesserung der Gesundheitsversorgung
Eine Lösung für all diese Probleme liegt in der verbesserten Vernetzung im Gesundheitswesen, um die Effizienz und Genauigkeit der angebotenen Leistungen zu steigern. Besonders wichtig ist der Einsatz intelligenter Geräte aus dem Bereich des medizinischen Internets der Dinge (IoMT), da dies Fortschritte bei tragbaren Geräten (Abbildung 1) und der Fernüberwachung ermöglicht und somit die Anzahl der Patientenbesuche in Krankenhäusern und medizinischen Zentren, die bereits enorm ausgelastet sind, reduzieren kann.
Bild 1: Eine Smartwatch zur Überwachung von Vitalfunktionen (Quelle: sitthiphong/stock.adobe.com).
Der Einsatz von IoMT-Geräten im Gesundheitswesen kann viele Routineaufgaben automatisieren und dem Personal ermöglichen, sich auf wichtigere Aspekte der Patientenversorgung zu konzentrieren. Diese Technologie fördert zudem die Genesung der Patienten, indem sie ihnen ermöglicht, diese von zu Hause aus fortzusetzen.
Die neuesten Marktprognosen belegen eindrucksvoll das enorme Potenzial des Internets der Dinge (IoMT): Es wird erwartet, dass diese Technologie im Jahr 2024 einen Umsatz von 83,81 Milliarden US-Dollar erzielen und bis 2029 auf 134,4 Milliarden US-Dollar anwachsen wird.[1] Um dieses Potenzial jedoch voll auszuschöpfen, muss das IoMT einige Hürden überwinden, wie beispielsweise die Sicherheit und die geringe Akkulaufzeit aktueller Lösungen. Dies erfordert die Einführung neuer, energiesparender Technologien und die Entwicklung von Zero-Trust-Sicherheitsinitiativen.
Gleichzeitig könnte eine breitere Anwendung von RFID im Gesundheitswesen zur Anlagenverfolgung und Standortbestimmung dazu beitragen, Verschwendung und Fehler zu reduzieren – eine häufige Herausforderung für medizinisches Fachpersonal. Daher ist die große Erwartungshaltung gegenüber dem Internet der Dinge verständlich, doch sind weitere Fortschritte notwendig.
Das Ökosystem von Lösungen zur Umsetzung des IoT
Um das Potenzial technologischer Innovationen für die Zukunft von IoMT-Geräten vollständig zu verstehen, ist es hilfreich, ein typisches Vernetzungsszenario im Gesundheitswesen zu betrachten. Ein Patient trägt ein batteriebetriebenes Gerät mit einem Sensor, der spezifische Gesundheitsindikatoren wie Herzfrequenz, Blutdruck, Blutsauerstoffsättigung, EKG-Werte und Blutzuckerwerte überwacht. Diese Daten werden drahtlos über Mobilfunknetze und Kommunikationsprotokolle wie Bluetooth®,Wi-Fi®,Zigbee®,LoRaWAN oder Sigfox an ein zentrales System übertragen. Anschließend werden sie auf lokalen Servern oder in der Cloud aggregiert und mithilfe von Datenanalyse ausgewertet. Treten besorgniserregende Muster auf, erhalten die medizinischen Fachkräfte eine Benachrichtigung sowie Informationen zur Einleitung spezifischer Maßnahmen über ein Entscheidungsunterstützungssystem.
Dies ist nur ein Beispiel für das Internet der medizinischen Dinge im Allgemeinen. Dieser gesamten Infrastruktur liegt eine Vielzahl sich rasant entwickelnder Systeme und Komponenten zugrunde. Beispielsweise eignen sich herkömmliche Batterien, wie Lithium-Ionen-Knopfzellen, ideal für Sensoren und andere tragbare Geräte mit sehr geringem Stromverbrauch.
Da jedoch die Nachfrage nach komplexeren IoMT-Geräten stetig wächst, ist es notwendig, andere Lösungsansätze zu erforschen, wie z. B. Energiegewinnung, drahtloses Laden, Batteriemanagement, Leistungsmanagement oder stromsparende Designs, um die Batterielebensdauer zu verlängern und die Leistungsgrenzen von IoMT-Designs zu erweitern.
Andererseits schreitet auch die Vernetzung selbst rasant voran. So stellt beispielsweise der Wi-Fi-7-Standard einen spektakulären Fortschritt in der Entwicklung drahtloser Technologien dar. Dank deutlich größerer Kanalabmessungen ermöglicht er Geschwindigkeiten, die viermal höher sind als beim Vorgänger. Wi-Fi 7 bietet Verbesserungen bei Datenübertragungsgeschwindigkeit, Latenz, Kapazität, Zuverlässigkeit und Reichweite. All diese Faktoren sind grundlegend dafür, dass das Internet der medizinischen Dinge (IoMT) dazu beitragen kann, schnellere, zuverlässigere und effizientere Dienste im Gesundheitswesen bereitzustellen.
Periphere Intelligenz
Fortschritte im Edge Computing und der künstlichen Intelligenz ermöglichen es Entwicklern, Lösungen mithilfe realer Daten zu erstellen und zu optimieren. Dadurch wird die Entwicklung, Bereitstellung und Skalierung eingebetteter Machine-Learning-Anwendungen einfacher und schneller als je zuvor. Für das Internet der Medizintechnik (IoMT) könnte dies eine effizientere und präzisere Verarbeitung medizinischer Daten direkt am Netzwerkrand (Edge) bedeuten. Machine-Learning-Modelle könnten somit direkt auf IoMT-Geräten wie Wearables oder Diagnosegeräten ausgeführt werden, ohne dass Cloud Computing erforderlich ist.
Edge Impulse , ein Partner von Mouser, hat beispielsweise eine Technologie entwickelt, die die Krebserkennung in peripheren Gebieten revolutionieren könnte . Maschinelle Lernmodelle haben das Potenzial, die menschliche Analyse bei der Krebsdiagnose zu verbessern, da sie schneller und genauer arbeiten. Zudem beschleunigt diese Technologie die medizinische Datenverarbeitung ohne die mit Cloud-Computing verbundenen Verzögerungen. Dieser Fortschritt demokratisiert die Gesundheitsversorgung und reduziert die Abhängigkeit von physisch anwesendem medizinischem Fachpersonal in Krankenhäusern und Kliniken. Dies ist ebenfalls eine positive Entwicklung, da sie den Druck auf überlastete und unterfinanzierte Gesundheitsteams verringert.
Der Einsatz von IoMT zur Überwindung von Hindernissen
Mit der Weiterentwicklung von Produkten und Systemen sowie der Entwicklung neuer Anwendungen entstehen auch neue Herausforderungen, beispielsweise im Bereich der Cybersicherheit. Laut einer Studie aus dem Jahr 2021 waren 82 % der Gesundheitsorganisationen, die IoT-Geräte einsetzen, bereits von Sicherheitsvorfällen im Zusammenhang mit diesen Geräten betroffen.[2]
Im Bereich der Medizinprodukte und der Patientensicherheit ist Cybersicherheit unerlässlich. Die entsprechenden Vorschriften werden fortlaufend überprüft und verschärft. Die Europäische Union hat die Richtlinie (EU) 2022/2555 über Maßnahmen zur Gewährleistung eines hohen gemeinsamen Niveaus der Cybersicherheit in der Union (SRI2) erlassen. Diese Richtlinie verpflichtet Hersteller von Medizinprodukten, einschließlich vernetzter Geräte, zur Umsetzung strenger Maßnahmen zum Management von Cybersicherheitsrisiken und zur Einhaltung der entsprechenden Meldepflichten. Auch in Ländern wie den USA, Australien und Singapur wurden kürzlich Leitlinien zur Sicherheit vernetzter Medizinprodukte aktualisiert, was den bestehenden internationalen Konsens über die Bedeutung robuster Cybersicherheitsmaßnahmen widerspiegelt.
Auch Gesundheitsorganisationen erwägen die Implementierung neuer Cybersicherheitsstrategien. Diese Organisationen verfügen typischerweise über Tausende vernetzter medizinischer Geräte, die zahlreichen Sicherheitslücken ausgesetzt sind. Die zunehmende Verbreitung des Internets der Dinge (IoMT) wird voraussichtlich in den kommenden Jahren zu einem sprunghaften Anstieg dieser Zahlen führen. Traditionelle Netzwerksicherheit setzt auf eine Perimeter-Strategie: ein sehr hohes Sicherheitsniveau auf der äußeren Ebene, wobei das Netzwerk nur dem Datenverkehr innerhalb des Perimeters vertraut. In einer hochvernetzten Umgebung kann dieser Ansatz Gesundheitsorganisationen jedoch extrem angreifbar machen.
Laut der Cloud Security Alliance (CSA) empfiehlt es sich, anstelle eines Perimeters alle Verbindungen und Ereignisse im Netzwerk als potenziell schädlich und nicht vertrauenswürdig zu betrachten.[3] Dies entspricht einem Zero-Trust-Ansatz für alle Netzwerkkomponenten. Die CSA gibt an, dass Zero-Trust-Strategien für medizinische Geräte im Gesundheitswesen immer häufiger Anwendung finden. Obwohl Risiken nie vollständig eliminiert werden können, ist Zero Trust laut der Organisation die beste verfügbare Strategie, um Sicherheit im Internet der medizinischen Geräte (IoMT) zu gewährleisten.[4] Daher müssen Richtlinien dynamisch sein und auf Basis eines möglichst großen Datenvolumens berechnet werden.
Eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung des IoT ist das Problem von Verlust und Verschwendung. Da immer mehr Geräte mit Netzwerken verbunden werden und häufig an dezentralen Standorten eingesetzt werden, ist es sehr wahrscheinlich, dass Geräte verloren gehen oder vergessen werden. Daher werden die Nachverfolgung von Anlagen und Standortinformationen zunehmend wichtiger.
RFID-Asset-Management-Systeme spielen eine entscheidende Rolle dabei, medizinischem Fachpersonal die Suche und Verfolgung bestimmter Gegenstände zu ermöglichen (Bild 2).
Bild 2: Ein RFID-Scanner wird in einem medizinischen Lager verwendet (Quelle: metamorworks/stock.adobe.com).
RFID dient der Bestandsverwaltung, der Reduzierung von Verlusten und der Vereinfachung der Wartungsplanung. Dadurch werden die Anlagenauslastung verbessert, Verluste minimiert und Ausfallzeiten sowie Verschwendung reduziert. Jedem Gerät kann ein eindeutiger RFID-Tag mit einer Identifikationsnummer zugewiesen werden. Diese Tags lassen sich mit mobilen Geräten auslesen und mit einer Datenbank verknüpfen, um Standort und Nutzung zu erfassen.
Fazit: Das Internet der medizinischen Dinge trägt zur Verbesserung der Patientenergebnisse bei
Der Einsatz des Internets der medizinischen Dinge (IoT) im Gesundheitswesen wird die medizinische Versorgung maßgeblich beeinflussen. Durch die verbesserte Vernetzung steigert das IoT die Effizienz der Gesundheitsversorgung und stärkt die Patientenautonomie, was sich tiefgreifend auf deren Lebensqualität auswirken kann. Zudem entlastet das IoT zentrale Gesundheitseinrichtungen und medizinisches Fachpersonal und fördert so die Nachhaltigkeit des Gesundheitssystems.
Das Internet der medizinischen Dinge birgt zwar großes Potenzial, doch muss ein Fahrplan entwickelt werden, um die Hindernisse für seine Implementierung zu überwinden. Zu den wesentlichen Herausforderungen zählen Cybersicherheit und effektives Anlagenmanagement. Ingenieure müssen daher innovativ sein und ihre Vorstellungskraft einsetzen, um die notwendigen Lösungen zu finden.
Wenn wir diese Hindernisse überwinden, sieht die Zukunft des medizinischen Internets der Dinge sehr vielversprechend aus. Vernetzte Technologien werden den Weg zu einer Zukunft mit qualitativ hochwertigerer, zugänglicherer und zuverlässigerer Gesundheitsversorgung ebnen. Dies wird eine neue Ära für Gesundheit und Wohlbefinden sowohl für medizinisches Fachpersonal als auch für Patienten einläuten.
Autor: Mark Patrick, Leiter Technische Inhalte, EMEA, Mouser Electronics
[1] https://www.statista.com/outlook/tmo/internet-of-things/healthcare-iot/
[2] https://www.hipaajournal.com/82-of-healthcare-organizations-have-experienced-an-iot-cyberattack-in-the-past-18-months/
[3] https://cloudsecurityalliance.org/artifacts/medical-devices-in-a-zero-trust-architecture
[4] https://www.techtarget.com/healthtechsecurity/news/366594090/Implementing-a-Zero-Trust-Architecture-For-Medical-Device-Security
