5G-Telemedizin soll Kunstherzsysteme noch sicherer machen

Angesichts des Mangels an Spenderorganen gelten Kunstherzsysteme zunehmend als langfristige Alternative zur Herztransplantation. Der Betrieb dieser Systeme soll nun mithilfe von Künstlicher Intelligenz und dem 5G-Mobilfunkstandard für die PatentInnen deutlich sicherer gemacht werden.

Mechanische Kreislaufpumpen (Left Ventricular Assist Devices, LVAD) werden bei schwerer Herzinsuffizienz eingesetzt, wenn es außer einer Transplantation keine Therapiemöglichkeiten mehr gibt, ein Spenderherz aber nicht rechtzeitig zur Verfügung steht oder die Transplantation aus anderen Gründen nicht möglich ist.

Wichtigster Bestandteil ist eine elektrisch betriebene Pumpe, die das Blut aus der zu schwachen linken Herzkammer in die Hauptschlagader pumpt. Durch ein Kabel wird die Pumpe, mit der Steuereinheit und den Akkus außerhalb des Körpers verbunden, die von den PatientInnen in einem kleinen Rucksack mit sich getragen werden können.

Ursprünglich nur als vorübergehende Unterstützung des Kreislaufs bis zur Herztransplantation konzipiert, werden LVADs in Deutschland inzwischen bei ca. 1000 PatientInnen als dauerhafte Alternative zur Transplantation eingesetzt. Viele von ihnen können ein weitgehend normales Leben führen. Dennoch kommt es immer wieder zu lebensbedrohlichen Komplikationen wie durch Thrombosen verursachte Schlaganfälle, Infektionen an der Austrittstelle des Verbindungskabels oder Blutungen.

Mit telemedizinischer Überwachung Komplikationen frühzeitig erkennen

„Je früher diese Komplikationen erkannt werden, desto besser können sie gezielt behandelt werden. Hier liegt das große Potenzial einer kontinuierlichen telemedizinischen Überwachung der PatientInnen, rund um die Uhr, an sieben Tagen pro Woche“, erläutert Prof. Friedrich Köhler, Leiter des Zentrums für kardiovaskuläre Telemedizin der Charité und Konsortialführer des Projekts „5GMedCamp“, das die Charité – Universitätsmedizin Berlin, das Deutsche Herzzentrum Berlin (DHZB), das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) sowie zwei Technologieunternehmen jetzt gemeinsam gestartet haben.

Mithilfe des 5G-Mobilfunkstandards zur drahtlosen Übermittlung großer Datenmengen nahezu in Echtzeit wollen die Partner des „5GMedCamp“ gemeinsam ein solches Frühwarnsystem für LVAD-PatientInnen und ihre ÄrztInnen entwickeln.

Dazu müssen zunächst 5G-fähige Mess- und Sendegeräte zur Erfassung und Übertragung der LVAD-Leistungsdaten, aber auch von arteriellen Blutdruckwerten oder EKG-Ableitungen entwickelt werden. Zudem müssen die ForscherInnen eine künstliche Intelligenz entwickeln, die die kontinuierlich einlaufenden unterschiedlichen Daten in Bezug zueinander setzen und Anzeichen für Komplikationen entsprechend herauslesen kann.

Entwicklung eines 5G-Campusnetzwerks zur Überwachung von LVAD-PatientInnen

Für das dazu notwendige kontinuierliche Streaming von medizinischen Daten in Echtzeit müssen höchste Standards für Sicherheit, Datenschutz und Zuverlässigkeit erfüllt werden.  Zentraler Bestandteil des „5GMedCamp“-Projekts ist deshalb die Entwicklung und Erprobung eines 5G-Campusnetzwerks, das diese Bedingungen erfüllt. Zudem soll die Möglichkeit der Integration solcher 5G-Campusnetzwerke, öffentlicher Netze sowie Heimnetzwerke zum kontinuierlichen Monitoring von Vitaldaten erprobt werden.

„Wir müssen die Entwicklung neuer Kunstherzsysteme vorantreiben, aber auch den Einsatz der bestehenden Systeme im Sinne unserer PatientInnen fortlaufend verbessern. Die Telemedizin hat hier großes Potenzial, das wir aber nur gemeinsam schnell und effizient nutzen können“, sagt Prof. Volkmar Falk, Ärztlicher Direktor des Deutschen Herzzentrums Berlin (DHZB). Die Klinik betreibt eines der nach Fallzahlen größten Kunstherz-Programme der Welt, jedes sechste LVAD in Deutschland wird am DHZB implantiert.

Die Ergebnisse ihrer Grundlagenforschung für die Erstanwendung eines 5G-Campusnetzes zur Überwachung von LVAD-PatientInnen wollen die ForscherInnen in Zukunft auch für die telemedizinische Begleitung bei anderen HochrisikopatientInnen anwenden.

Das Projekt wird im Verbund mit folgenden Partnern umgesetzt: Charité – Universitätsmedizin Berlin, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI), Deutsches Herzzentrum Berlin sowie den Technologieunternehmen SectorCon GmbH und SYNIOS Document & Workflow Management GmbH. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das strategische Einzelprojekt für drei Jahre mit rund 2,1 Millionen Euro.