Telemedizinische Versorgung bei schwerer Herzschwäche mit künstlicher Intelligenz und 5G-Netz

KI

Veröffentlicht 30.03.2021 01:00, Dagmar Finlayson

BMWi fördert Forschungsprojekt 5GMedCamp


Patientinnen und Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz benötigen im Verlauf der Erkrankung häufig eine dauerhafte Therapieoption. Diese kann beispielsweise durch ein permanentes Herzunterstützungssystem (LVAD) erreicht werden. Im Projekt 5GMedCamp forschen die Charité – Universitätsmedizin Berlin als Konsortialführerin, das Deutsche Herzzentrum Berlin (DHZB) und das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) sowie zwei Technologieunternehmen gemeinsam. Ziel ist es, die Nachsorge von Patientinnen und Patienten mit implantiertem LVAD per moderner Telemedizin und 5G-Mobilfunkstandard zu verbessern. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert dieses strategische Einzelprojekt für drei Jahre mit rund 2,1 Millionen Euro. 

Ursprünglich waren Herzunterstützungssysteme als vorübergehende Unterstützung des Kreislaufs bis zur Herztransplantation konzipiert. Inzwischen werden sie jährlich bei mehr als 1.000 Patientinnen und Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz als dauerhafte Versorgung angewandt. Dabei stellen das kardiologische Grundleiden, die möglichen auftretenden Komplikationen des Implantats sowie die Begleiterkrankungen große Herausforderungen bei der Behandlung von LVAD-Patienten dar. Aufgrund fehlender Technologien gibt es bisher nur sehr eingeschränkte Lösungsansätze für eine telemedizinische Fernbetreuung. 

„Dabei bietet die Telemedizin ein großes Potenzial, um eventuell auftretende Komplikationen wie Blutungen, Infektionen oder technische Probleme des Implantats frühzeitig zu diagnostizieren und zu behandeln. Daher ist eine 24-stündige telemedizinische Mitbetreuung an allen Wochentagen für diese Patientengruppe medizinisch sehr relevant, erfordert aber eine kontinuierliche Übertragung und Überwachung der Daten“, erklärt Prof. Dr. Friedrich Köhler, Leiter des Zentrums für kardiovaskuläre Telemedizin der Charité und Konsortialführer des Projekts. 

Am DHZB wird etwa jedes sechste LVAD-System in Deutschland implantiert. Damit verfügt der Projektpartner über die langjährigste und umfangreichste Erfahrung bei der Nachsorge dieser Patientengruppe in Deutschland. „Wir müssen die Entwicklung neuer Kunstherzsysteme vorantreiben, aber auch den Einsatz der bestehenden Systeme im Sinne unserer Patientinnen und Patienten fortlaufend verbessern. Die Telemedizin hat hier großes Potenzial, das wir aber nur gemeinsam schnell und effizient nutzen können“, sagt Prof. Dr. Volkmar Falk, Ärztlicher Direktor des Deutschen Herzzentrums Berlin. 

Systeme der künstlichen Intelligenz, die auf 5G-basieren, können große Datenmengen schnell empfangen und in Echtzeit übermitteln. Bisher waren entsprechende Modelle jedoch nur auf wenige Einzelparameter beschränkt. Im Projekt 5GMedCamp sollen die Integration von 5G-Campusnetzwerken, öffentlichen Netzen sowie Heimnetzwerken zum kontinuierlichen Monitoring von Vitaldaten erprobt werden. Zudem werden Methoden der künstlichen Intelligenz zur Analyse der LVAD-Streamingdaten entwickelt. Die technologischen Ansätze sollen die multidimensionalen hochfrequenten Daten in Modelle der künstlichen Intelligenz überführt werden. Anschließend sollen die neuen Ansätze praktisch erprobt werden. Darüber hinaus sollen 5G-fähige nicht-invasive Messgeräte zur Erfassung des sogenannten Mittleren arteriellen Blutdrucks und des Elektrokardiogramms (EKG) entwickelt werden. 

Prof. Dr. Slawomir Stanczak, Leiter der Abteilung Drahtlose Kommunikation und Netze am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) ergänzt dazu: „Für das kontinuierliche Streaming von medizinischen Daten in Echtzeit ist eine 5G-basierte Übertragung mit den höchsten Standards für Sicherheit, Datenschutz und Zuverlässigkeit erforderlich. Um die anfallenden Datenmassen zeitnah auszuwerten, bedarf es der Methoden der künstlichen Intelligenz, wodurch eine Vorverarbeitung direkt vor Ort notwendig werden kann. Neben diesen technischen Herausforderungen ist es daher zwingend notwendig, Datenschutz und Sicherheit in die Datenübertagung zu integrieren.“ Der neue 5G-Funkstandard und die Campusnetze ermöglichen erstmals das permanente Streaming von Echtzeitdaten der Betroffenen in Verbindung mit den hohen Anforderungen an Sicherheit und Datenschutz im medizinischen Bereich. 

Forschungsprojekt 5GMedCamp
Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Erprobung eines 5G-basierten kontinuierlichen Vitaldatentransfers in Kombination mit einem KI-basierten Klinischen Entscheidungsunterstützungssystems für die telemedizinische Mitbetreuung von Patienten nach Implantation eines permanenten Linksherzunterstützungssystems (left ventricular assist system, LVAD). Bei dem Forschungsvorhaben handelt es sich um Grundlagenforschung für die Erstanwendung eines 5G-Campusnetzes im Gesundheitsbereich, bei dem ausgehend von dem hochkomplexen LVAD-Anwendungsfall auch Grundlagen für die telemedizinische Fernbetreuung mittels permanenten Vitaldatenmonitorings bei anderen Hochrisikopatienten erarbeitet werden. Das Projekt wird im Verbund mit folgenden Partnern umgesetzt: Charité – Universitätsmedizin Berlin, Deutsches Herzzentrum Berlin und Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut sowie den Technologieunternehmen SectorCon GmbH und SYNIOS Document & Workflow Management GmbH.

Kontakt:

Prof. Dr. Friedrich Köhler
Leiter des Zentrums für kardiovaskuläre Telemedizin
Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Kardiologie und Angiologie
Charité – Universitätsmedizin Berlin         
t: +49 30 450 514 184

Links:

Zentrum für kardiovaskuläre Telemedizin der Charité    

Projekt-Website 5GMedCamp 

Deutsches Herzzentrum Berlin   

Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut
 



Quelle Text:  Charité – Universitätsmedizin Berlin

Quelle Bild: Pixabay/geralt


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