Krankenhaus 4.0 – Wie das Internet der Dinge den Gesundheitssektor revolutionieren kann

Krankenhaus 4.0 – Wie das Internet der Dinge den Gesundheitssektor revolutionieren kann

Krankenhaus 4.0 – Was meint der Begriff?

Industrie 4.0 ist mittlerweile ein weitverbreiteter Begriff. Er beschreibt die Digitalisierung der Produktionsprozesse in der Industrie.
Dadurch wird die Effizienz der Produktion gesteigert und Kosten, z.B. Wartungskosten, reduziert.
Produktionsprozesse spielen in Krankenhäusern keine Rolle, was meint daher der Begriff Krankenhaus 4.0?

Laut Fraunhofer IML beschreibt die Vision Krankenhaus 4.0,

die Digitalisierung und Vernetzung von Behandlungs- und Versorgungsprozessen im Krankenhaus mithilfe von cyberphysikalischen Systemen und dem Internet der Dinge und Dienste als Unterstützungssysteme

Frauenhofer IML Positionspapier

Im Gegensatz zur Industrie spielt die Mensch-zu-Mensch Kommunikation in Krankenhäusern eine zentrale Rolle und daran soll sich auch nichts ändern.
Dennoch lassen sich einige Prozesse in Krankenhäusern oder Seniorenheimen verbessern und Kosten reduzieren. So sollten beispielsweise einige Routineaufgaben digitalisiert werden, wodurch die Fachkräfte Zeit für wichtigere Aufgaben gewinnen. Dies kommt nicht zuletzt auch dem Patienten zugute. Insbesondere wird dadurch dem Fachkräftemangel im Gesundheits- und Pflegebereich entgegengewirkt.

Doch wie weit fortgeschritten ist Krankenhaus 4.0 in Deutschland?
Zwar gab es in den letzten Jahren viele Verbesserungen und Fortschritt doch in der Fläche lässt sich in Deutschland noch nicht von Krankenhaus 4.0 sprechen.
Laut einem Bericht des Ärzteblatts liegt dies im Wesentlichen an der fehlenden Infrastruktur. Noch ist Krankenhaus 4.0 eher eine Vision als Realität.
Für eine Digitalisierung des Gesundheitssektors müssen zuerst die Prozesse, wie z.B. Anmeldungen, Bettenbelegungen, Verwaltung von Patientenstammdaten, Abrechnungen mit den Krankenkassen digitalisiert werden. Dazu sind insbesondere vereinheitliche Schnittstellen zum Datenaustausch zwischen den einzelnen Systemen wichtig. Hier hat sich bereits viel getan. Zum einen wurde durch die Einführung der elektronischen Patientenakte (ePA) der Austausch von Patientendaten vereinfacht, zum anderen gibt es bereits sehr umfangreiche Krankenhausinformationssysteme (KIS), die viele krankenhausinterne Prozesse digitalisieren.

Kein Krankenhaus 4.0 ohne Smart Devices

Neben der Digitalisierung der Prozesse selbst spielt für die Vision des Krankenhaus 4.0 aber auch die Digitalisierung der eingesetzten Geräte eine wichtige Rolle.
Viele Geräte lieferen Daten, die für die richtige Behandlung eine große Rolle spielen. Meist werden die Daten, wie z.B. Puls- oder Blutdruckmessungen, erhoben und dann von Hand in die Patientenakte eingetragen. Dies erfordert Zeit und ist fehleranfällig. Hier kommt das Internet der Dinge (engl. Internet of Things, IoT) ins Spiel. Die gemessenen Daten werden direkt an ein Krankenhausinformationssystem übermittelt und stehen dem medizinischen Personal zur Verfügung. Darüberhinaus können medizinische Daten auch beim Patienten zu Hause erhoben werden. Geräte, die in der Lage sind Daten direkt zu übertragen und zu verarbeiten, werden Smart Devices genannt. Durch den Einsatz solcher Geräte stehen nicht nur mehr Daten für die richtige Behandlungsauswahl zur Verfügung, auch unnötige Wartezeiten beim Arzt werden vermieden.

Außerdem kann das Internet der Dinge auch im Bereich Hygiene Verbesserungen liefern. So kann beispielsweise bei der Sterilisation von Trinkwasser die Temperatur gemessen und übermittelt werden. Fehler können dann erkannt und behoben werden und die Verwendung des möglicherweise nicht mehr keimfreien Wassers wird vermieden. Auch in Seniorenheimen bringt der Einsatz von Digitalisierung in der Hygiene Vorteile, da gerade Senioren mit geschwächten Immunsystemen anfällig für ernsthafte Erkrankungen durch mangelnde Hygiene sind.

Ist Krankenhaus 4.0 nur ein neues Buzzword oder verdient es wirklich einen neuen Begriff? Wir finden schon. Der Unterschied zwischen den herkömmlichen und digitalisierten Prozessen ist nämlich nicht von der Hand zu weisen:

Herkömmlich: Bei einem Bluthochdruck Patienten muss regelmäßig der Bluthochdruck kontrolliert werden. Er fährt dazu zu seiner Hausärztin. Die Arzthelferin ermittelt den Blutdruck und schreibt diesen in die Patientenakte. Die Ärztin bekommt die Akte vorgelegt, um dann die richtige Behandlungsmethode zu wählen. Oftmals sind die Daten keine gute Grundlage für eine Entscheidung, beispielsweise fehlen Messungen nach einem Wechsel der Hausärztin.

Digitalisiert: Das Blutdruckmessgerät sendet die Messwerte direkt an ein System, auf das der Arzt Zugriff hat. Die Ärztin kann die Blutdruckdaten direkt einsehen und mit dem Patienten bei Bedarf einen Termin vereinbaren. Bei einem Arztwechsel kann die neue Ärztin nach Zustimmung durch den Patienten auch die historischen Blutdruckdaten einsehen, um eine bessere Entscheidungsgrundlage zu haben. Aber, dass ist noch nicht alles…

Ausblick – Neue Features und Künstliche Intelligenz

Bisher haben wir uns ungeschaut, wie die Digitalisierung im Gesundheitssektor bestehende Prozesse vereinfachen kann, um dadurch einen Mehrwert für Patienten zu schaffen und auf der anderen Seite Kosten reduzieren kann. Die Digitalisierung eröffnet zudem auch vollkommen neue Möglichkeiten. Dazu gehören die automatische Kalibrierung von Geräten, das Hinzufügen von neuen Features per Over-The-Air Update und der Einsatz von Empfehlungsdiensten (engl. Recommender Systems) bei der Entscheidungsfindung.

Messgeräte müssen regelmäßig kalibriert und justiert werden. Smart Devices müssen dazu nicht mehr eingeschickt und extern kalibriert werden, sondern können automatisch kalibriert werden.

Darüber hinaus können neue Funktionen hinzugefügt werden, ohne dass neue Geräte gekauft werden müssen. Dies ist dank sogenannter Over-The-Air Updates möglich. Stellen wir uns vor, die Arzthelferin möchte gerne beim Messen des Blutdrucks direkt den vorherigen Wert für den Patienten sehen. Hierzu spielt man ein Softwareupdate auf das Gerät auf, das dann in Zukunft den vorherigen Messwert automatisch anzeigt.

Sobald Messdaten digital verfügbar sind, stehen sie auch für automatische Auswertungen zur Verfügung. Zum einen können sie sehr einfach für wissenschaftliche Studien verwendet werden und ersparen dort aufwendige Datenerhebungen. Sie können aber auch in sogenannten Empfehlungssystemen verwendet werden, um die Ärztin bei der Diagnose oder Entscheidungsfindung zu unterstützen. Dabei ist es wichtig zu betonen, dass es sich nur um Empfehlungen handeln darf. Die finale Entscheidung muss (und soll) weiterhin beim medizinischen Personal liegen.

Wo ist der Haken?

All diese Vorteile haben natürlich einen Preis. Wenn Daten frei zwischen Systemen und über große Distanzen hinweg ausgetauscht werden können, dann bringt das natürlich immer Sicherheitsrisiken mit sich. Patientendaten sind hochsensible Daten, die dem Datenschutz unterliegen und nicht in die falschen Hände geraten dürfen. Es muss also stets abgewogen werden, welche Sicherheitsanforderungen für welche Daten gelten müssen.

Diese Sicherheitsanforderungen gelten dann entsprechend für die eingesetzten Geräte und Systeme. Beispielsweise kommt in vielen Fällen keine öffentliche Cloud Lösung für das Deployment in Frage. Hier muss die entsprechende Software auch für ein Deployment in der Arztpraxis, dem Pfelegeheim oder dem Krankenhaus bzw. deren Rechenzentren zur Verfügung stehen. Wir bieten daher unsere Lösung auch für ein lokales Deployment an.

Geräte direkt per Funk ins lokale Netztwerk bzw. Internet zu bringen, ist im medizinischen Bereich nicht immer möglich. Beispielsweise kann eine Funkverbindung in Theorie immer gestört werden und ist nie 100% verlässlich. In Fällen in denen hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit der Daten bestehen, muss daher eine andere Lösung gewählt werden. Außerdem muss man bei Funkverbindungen sicherstellen, dass die Daten abhörsicher übertragen werden. Und auch dort, wo Daten per Funk übertragen werden muss sichergestellt werden, dass der Funk nicht andere Geräte stört. Das Thema der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) spielt daher eine große Rolle beim Einsatz von Smart Devices.

Existierende medizinische Geräte haben sich oft über Jahre bewährt. Sie sind das Ergebnis aufwendiger Entwicklungen und sind vielfach zertifiziert. Diese Geräte durch einen inversiven Eingriff Smart zu machen ist daher weniger smart ;-). In einem ersten Schritt sollte die Anbindung von bestehenden Geräten als Add-On erfolgen. Die Geräte, z.B. Ultraschallgeräte, bieten häufig bereits Schnittstellen, um einen Computer anzuschließen. Diese Schnittstellen werden verwendet, um die Daten in Zukunft direkt an ein KIS zu übermitteln. Dies kann dann durch ein zusätzliches Konnektivitätsmodul passieren, dass an dieses Schnittstelle angeschlossen wird. Dadurch spart man sich Anschaffungskosten für teure Geräte.

Ein Konnektivitätsmodul wird erst als Add-On zu bestehenden Geräten hinzugefügt. Die Daten werden an Rechenzentren der Krankenhäuser übertragen, nicht an eine Public Cloud.
(Icons Attribution)

Fehler, die durch den Einbau der neuen Hardware in die Geräte entstehen müssen vermieden werden. Zudem sollten sich Smart Devices auf das Lesen, Bereitstellen und Auswerten von Messwerten konzentrieren. Wenn Smart Devices aktiv eingreifen, beispielsweise bei der Steuerung von Beatmungsgeräten, kann dies bei Fehlern fatale Folgen haben. Wir empfeheln immer, in einem ersten Schritt etablierte Lösungen minimal inversiv zu verbessern, Konnektivitätsmodule einzusetzen und erst langfristig ein neues Produkt zu entwickeln.

Fazit

Krankenhaus 4.0 ist aktuell eher Vision als Realität. Ein Grund hierfür ist der Mangel an Entwicklern und IT-Fachkräften und generell die enormen Infrastrukturkosten im Gesunsheitssektor. Hier bietet OneIoT kosteneffiziente und einfache Lösungen und Unterstützung bei der Umsetzung von neuen Ideen.

Über die Vereinfachung von Prozessen im Gesundheitswesen bieten Smart Devices einen Mehrwert für Patienten, Fachpersonal und auch Träger medizinischer Einrichtungen, durch neue Möglichkeiten wie hinzufügen von neuen Features oder Empfehlungsdiensten.

Auch wenn Krankenhaus 4.0 aktuell eher eine Vision ist, so ist Deutschland hier auf einem richtigen Weg. Dank vieler kleiner und mittlerer Unternehmen die bei der Transformation unterstützen, kann die Vision bald zur Realität werden.

Christof Tinnes

Christof Tinnes

Co-Founder

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