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Krankenhäuser werden zu Mobilfunkbetreibern

Ab 2020 soll in Europa der Aufbau der neuen 5G-Mobilfunknetze beginnen. Prof. Dr. Christoph Thümmler erklärt im Gespräch, welche Auswirkungen die neue Technologie auf die deutschen Krankenhäuser hat.

Christoph Thümmler

HELIOS Park-Klinikum Leipzig / Christian Hüller

Prof. Dr. Christoph Thümmler ist Chefarzt der Klinik für Akutgeriatrie und Frührehabilitation am Helios Park-Klinikum Leipzig und Professor für eHealth an der Edinburgh Napier University und IEEE Senior Member.

Der Mobilfunkstandard 5G steht in den Startlöchern. Was unterscheidet ihn von seinen Vorgängern UMTS (3G) und LTE (4G), abgesehen von höheren Datenübertragungsraten?

5G bietet tatsächlich wesentlich höhere Datenübertragungsraten. Es wäre aber grundlegend falsch anzunehmen, dass es sich bei 5G nur um ein schnelleres LTE handelt. Der gravierende Unterschied zu den Vorgängern besteht darin, dass sich in einem 5G-Netzwerk wesentlich mehr mobile Endgeräte betreiben lassen. An dieser Stelle wird es interessant: Wir haben im Krankenhausbereich auf der Technikseite eine Reihe von netzwerkfähigen Gerätschaften wie Monitore, Infusionspumpen, Betten oder auch Kleingeräte, die wir momentan in den Netzwerken nicht einsetzen können, weil unter 3G oder 4G die Anbindungsmöglichkeiten fehlen. Wir hoffen, dass wir mit 5G das ‚Internet der Dinge‘ im Krankenhaus realisieren können.

Gibt es neben dem ‚Internet der Dinge‘ noch andere Anwendungen in den Krankenhäusern, die von 5G profitieren?

Die zweite wichtige Neuerung, die 5G bietet, ist die deutlich reduzierte Latenzzeit. Unter UMTS und LTE sind die Zeiten, bis die Signale übertragen sind und eine Anwendung reagiert, noch sehr hoch. Das wird sich unter 5G drastisch ändern. Kurze Latenzzeiten unter einer Millisekunde werden zum Beispiel für das autonome Fahren benötigt. Bei einer Latenzzeit in der Größenordnung von einer Sekunde käme es zu Unfällen. Ähnlich verhält es sich im Krankenhaus mit Operationsrobotern oder assistierten Robotik-Systemen oder Augmented Reality (AR)-Anwendungen. Neben dem Anschluss vieler Endgeräte und der reduzierten Latenzzeit gibt es mit den Netzscheiben (Network Slices) noch eine dritte wichtige Neuerung. Darunter versteht man Anwendungen, die in bestimmten, voneinander isolierten Frequenzbändern als gebündeltes Leistungsspektrum über 5G angeboten werden. Unter 5G wird es möglich sein, mehrere Anwendungen parallel zu nutzen, beispielsweise zu telefonieren und gleichzeitig eine Navigationsapplikation zu nutzen.

Welchen Vorteil bringen die Network Slices im Krankenhaus?

In der Therapie von insbesondere chronischen Erkrankungen zeichnet sich ein Wandel von einer standardisierten zu einer individuellen und bedarfsorientierten Applikation ab. Medikamente werden weniger nach starren Regeln, sondern nach individuellen Bedürfnissen verabreicht. Dazu müssen bestimmte medizinische Parameter in Echtzeit erhoben und durch prädiktive Algorithmen bearbeitet werden. Da die Sensortechnologie möglichst klein gehalten werden soll, werden die Berechnungen nicht auf dem Sensorchip stattfinden, sondern als externe Dienste in sogenannten Network Slices in strukturierten 5G-Domänen verfügbar sein. Ein individuelles Profil, bestehend aus spezifischen Diensten und Slices, wird das mobilfunktechnische Korrelat der Individualisierten Medizin sein.

Eine andere Anwendung der Network Slices betrifft die Virtualisierung. Ein Arzt, der während einer OP ein 3D-Modell des betreffenden Organs auf seiner AR-Brille dargestellt bekommt, kann über weitere Kanäle Informationen aus der Pathologie und Vitalparameter eingeblendet bekommen. Der Arzt wird sich verschiedene Dienste aussuchen können, die er ad hoc aktivieren kann. Damit diese Dienste in Echtzeit zur Verfügung stehen, muss die Cloud des externen Anbieters physisch enger an das Kliniknetz rücken. In der Praxis wird diese sogenannte Edge-Cloud die Dienste zur Verfügung stellen und das Krankenhaus die Patientendaten einfließen lassen.

Wäre die Vernetzung von Insulinpumpen oder Asthmainhalatoren nicht heute schon über WLAN realisierbar?

Theoretisch ja. Im Praxisbetrieb würde die Masse der Anwendungen allerdings jedes WLAN überfordern. Beim Quality of Service ist 5G die deutlich bessere Alternative. Außerdem ermöglicht der Mobilfunk im Gegensatz zu WLAN eine progressive dynamische Verzahnung des ambulanten und stationären Bereichs. Unterschiedliche Infrastrukturen im Krankenhaus und im häuslichen Umfeld haben zur Folge, dass ein niedergelassener Arzt die Einstellungen der im Krankenhaus verordneten Maschinen nicht ohne Weiteres übernehmen kann, sondern neu programmieren muss.

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