Den Betrieb dieser Systeme mithilfe von Künstlicher Intelligenz und dem 5G-Mobilfunkstandard für die Patienten deutlich sicherer zu machen: Das ist das Ziel des „5GMedCamp“-Projekts, das die Charité – Universitätsmedizin Berlin, das Deutsche Herzzentrum Berlin (DHZB), das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) sowie zwei Technologieunternehmen jetzt gemeinsam gestartet haben. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert „5GMedCamp“ mit 2,1 Mio. €.

Mechanische Kreislaufpumpen (Left Ventricular Assist Devices, LVAD), vereinfacht auch als „Kunstherzen“ bezeichnet, 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 Patienten in einem kleinen Rucksack mit sich getragen werden können.

Ursprünglich nur als vorübergehende Unterstützung des Kreislaufs bis zur Herztransplantation konzipiert, werden mechanische Kreislaufpumpen in Deutschland inzwischen bei ca. 1.000 Patienten 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.

„Je früher diese Komplikationen erkannt werden, desto besser können sie gezielt behandelt werden. Hier liegt das große Potenzial einer kontinuierlichen telemedizinischen Überwachung der Patienten, rund um die Uhr, an sieben Tagen pro Woche“, erläutert Prof. Dr. Friedrich Köhler, Leiter des Zentrums für kardiovaskuläre Telemedizin der Charité und Konsortialführer des Projekts.

„Frühwarnsystem“ für Patienten und ihre Ärzte

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

Dazu müssen zunächst 5G-fähige Mess- und Sendegeräte zur Erfassung und Übertragung der VAD-Leistungsdaten, aber auch von arteriellen Blutdruckwerten oder EKG-Ableitungen entwickelt werden. 

Zudem müssen die Forscher eine künstliche Intelligenz entwickeln, die die kontinuierlich einlaufenden unterschiedlichen Daten in Bezug zueinander setzen und Anzeichen für Komplikationen entsprechend „herauslesen“ kann.

Für das dazu notwenige 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 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 DHZB. Die Klinik betreibt eines der nach Fallzahlen größten Kunstherz-Programme der Welt, jedes sechste VAD in Deutschland wird am DHZB implantiert.

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

Das Projekt wird im Verbund mit folgenden Partnern umgesetzt: Charité – Universitätsmedizin Berlin, HHI, DHZB sowie den Technologieunternehmen SectorCon und SYNIOS Document & Workflow Management. Das BMWi fördert dieses strategische Einzelprojekt für drei Jahre mit rund 2,1 Mio. €.

Weblinks:

Projekt-Website 5GMedCamp:
https://telemedizin.charite.de/forschung/5gmedcamp/

Zentrum für kardiovaskuläre Telemedizin der Charité:
http://telemedizin.charite.de

DHZB:
https://www.dhzb.de/ 

Fraunhofer:
https://www.hhi.fraunhofer.de/