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5G und die Zukunft der Telemedizin und Fernchirurgie

Wir befinden uns an einem Wendepunkt für die Telemedizin (auch bekannt als Telehealth). Seit Hunderten von Jahren fand die Interaktion zwischen Ärzten und Patienten meist von Angesicht zu Angesicht in Arztpraxen, Krankenhäusern, Heimen und Pflegeeinrichtungen statt. Aber heute verändern Medizintechnik und schnellere Netzwerke wie 4G LTE und 5G das Gesicht der Gesundheitsversorgung. 

Telemedizinische Technologien haben sich schrittweise weiterentwickelt. Am auffälligsten war der Aufstieg von tragbaren Gesundheitsgeräten zur Überwachung der Vitalparameter. Die Idee, dass Ärzte ihre Patienten über das Internet aufsuchen, ist zwar verlockend, aber noch nicht weit verbreitet.

Die COVID-19-Pandemie hat das jedoch geändert. Um die Sicherheit von Patienten und medizinischem Personal zu gewährleisten, setzen Gesundheitsorganisationen zunehmend auf Telemedizin-Technologie. Infolgedessen beschleunigt sich das Wachstum des Telemedizinmarktes weltweit. Medizinische Gerätehersteller rennen um die Wette, um die Nachfrage zu befriedigen. Darüber hinaus treiben die heutigen 4G LTE- und die sich entwickelnden 5G-Mobilfunktechnologien das Wachstum der Telemedizin und anderer Funktionen im Gesundheitswesen an wie nie zuvor. Einige der beitragenden Technologiefaktoren sind weit verbreitet Mobilfunk netzwerkverfügbarkeit, einfache und schnelle Bereitstellung und in hohem Maße verbesserte Bandbreite.

Die 5G New Radio (NR)-Technologie ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der aktuellen 4G LTE-Technologie. Unter Verwendung des Millimeterwellen-Spektrums (mmWave) kann 5G eine theoretische Download-Geschwindigkeit von 20 Gigabit pro Sekunde liefern, verglichen mit weniger als zwei Gigabit pro Sekunde bei LTE. Diese 10-fache Leistungssteigerung bedeutet mehr und bessere Informationen in nahezu Echtzeit.

5G mmWave nutzt sehr hohe Frequenzen zwischen 24 GHz und 100 GHz, die in der Lage sind, hohe Datenraten zu liefern, jedoch über eine viel kürzere Distanz als LTE. Daher werden mehr 5G-Antennentürme benötigt. Derzeit sind Mobilfunkinfrastrukturanbieter wie Nokia oder Ericsson bereits in der Lage, 5G-Downloadgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde zu demonstrieren.

Aufgrund seiner Super-Geschwindigkeit und Robustheit wird 5G die Entwicklung der Telemedizin beschleunigen. Aber es gibt noch mehr. 5G kann auch massive Internet of Things (IoT) und Smart City-Infrastrukturen unterstützen. Dadurch wird es das Wachstum der häuslichen Gesundheitsversorgung, der Fernüberwachung von Patienten, der Fern- und Roboterunterstützung bei Operationen und der Smart-City-Infrastruktur vorantreiben. Sowohl Patienten als auch gesunde Menschen werden direkte Auswirkungen auf ihr Wohlbefinden und die verfügbaren Ressourcen für das Gesundheitsmanagement sehen.
 

Verbesserte häusliche Pflege

Gesundheitspflege zu Hause
Die alternde Bevölkerung schafft einen Bedarf an häuslicher Pflege. Obwohl es bequemer ist, zu Hause zu bleiben oder sich zu erholen, gibt es Sicherheitsbedenken, wenn eine ambulante oder ältere Person allein lebt. Erwachsene Kinder leben vielleicht viele Kilometer entfernt und haben keinen einfachen Zugang zu ihren Eltern. Dies schafft ein Dilemma. Auf der einen Seite würden die älteren Menschen es vorziehen, allein zu leben. Andererseits ist es für die Kinder vielleicht schwierig, die notwendige Pflege für einen oder mehrere allein lebende Elternteile zu leisten und sie machen sich Sorgen, dass deren Gesundheits- und Sicherheitsbedürfnisse nicht erfüllt werden. Glücklicherweise kann die häusliche Pflegetechnik dieses Problem lösen.

People Power, ein in Palo Alto ansässiges Technologieunternehmen, hat sich mit der University of California in Berkeley zusammengetan, um die Idee der KI-basierten Telehomecare (THC) zu verwirklichen. Basierend auf künstlicher Intelligenz (KI) und Cloud-Computing kann "People Power Family Care" die Aktivitäten von Einzelpersonen rund um die Uhr mit einem Fernbetreuungsteam überwachen, um deren Wohlbefinden zu kontrollieren.

Im Vergleich zu anderen auf dem Markt erhältlichen Lösungen ist dieser Ansatz mit KI viel fortschrittlicher. Zum Beispiel kann das System nicht nur einen Notfallalarm senden, wenn die Bewegungssensoren einen Sturz erkennen, sondern auch Warnmeldungen senden, wenn das System prognostiziert dass ein Sturz auftreten kann. People Power Family Care besteht aus einem persönlichen Assistenzknopf und einem KI-basierten Netzwerk zur Überwachung der Heimaktivitäten. Es unterstützt optional die Apple Watch für das Outdoor-Tracking und Amazon Alexa für die Sprachkommunikation.

Die KI-Algorithmen lernen automatisch das Verhalten der zu überwachenden Person(en). Bei besorgniserregenden Aktivitäten kann das System automatisch einen vertrauenswürdigen Kreis von Familie und Freunden sowie eine 24/7-Notrufzentrale alarmieren. Um Verbindungsabbrüche zu vermeiden, verfügt das System über ein Batterie-Backup und setzt heute auf Dual-SIM-Karten von mehreren Netzbetreibern wie AT&T, T-Mobile oder Verizon sowie auf Wi-Fi.

Da die Technologie von 4G LTE zu 5G fortschreitet, wird erwartet, dass eine einzige 5G-Verbindung für die Kommunikation ausreichen wird. Daher könnten sich immer mehr Lösungen für die häusliche Gesundheitsfürsorge wie diese allein über 5G verbinden, anstatt zwei Träger zu verwenden, was Kosten und Komplexität reduziert.
 

Fernüberwachung von Patienten

Fernbetreuung

Die medizinische Elektronik hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Maxim Integrated, ein Halbleiterhersteller, bietet eine Siliziumplattform für Gerätehersteller, die Produkte zur Überwachung gängiger Vitalparameter entwickeln. Dazu gehören Puls/Herzfrequenz, Blutsauerstoff (SpO2), Stress, Elektrokardiogramm (EKG/ECG), Körpertemperatur und UV-Licht (Hautbelastung). Eine neue Smartwatch von Apple, Series 6, kann Blutsauerstoff und EKG mit eingebautem GPS und Mobilfunk überwachen. Fitbit hat seine Sense-Smartwatch vorgestellt, die Blutsauerstoff, EKG, Hauttemperatur und Stress mit einer Wi-Fi-Verbindung überwachen kann.

Um die Kosten im Gesundheitswesen zu senken, versuchen Krankenhäuser, Patienten, die sich beispielsweise von einem Herzinfarkt erholen, so schnell wie möglich zu entlassen, sobald sich der Zustand stabilisiert hat. Nach der Entlassung werden die Krankenhäuser drahtlose Technologien einsetzen, um den Gesundheitszustand der Patienten aus der Ferne zu überwachen. Smartwatches sind nützlich für die häufige Überwachung des Gesundheitszustands des Trägers, entsprechen aber noch nicht dem für den klinischen Einsatz erforderlichen Standard.

Gesundheitsüberwachung

Das in Charlottesville, Virginia, ansässige Medizintechnikunternehmen Caretaker Medical, an dem unter anderem Philips beteiligt ist, bietet das Gerät Caretaker 4 an. Die U.S. Food and Drug Administration (FDA) hat eine 510(k)-Zulassung für das Gerät erteilt. Caretaker 4 bietet eine kabellose, kontinuierliche, nicht-invasive "Beat-by-Beat"-Blutdruckmessung ("CNIBP") und eine Herzfrequenzmessung unter Verwendung einer patentierten Fingermanschetten-Technologie. Mit diesem Gerät kann der Patient 24 Stunden am Tag von Pflegern und/oder Familienmitgliedern aus der Ferne überwacht werden. In der Zukunft wird 5G eine robuste Echtzeit-Verbindung ermöglichen. Mehr Patienten werden in der Lage sein, eine Fernüberwachung über eine zuverlässige Verbindung zu erhalten.
 

5G-fähige Remote-Operationsunterstützung

Video-Chirurgie
Die meisten Krankenhäuser verfügen zwar über erfahrene Chirurgen, haben aber in der Regel nicht jedes chirurgische Fachgebiet im Team. Oft werden sie Ärzte mit Spezialwissen hinzuziehen. Experten für bestimmte chirurgische Fachgebiete setzen Video und Audio ein, um das Operationsteam während der Operation zu unterstützen.

Mit dem medizinischen Fortschritt hängen immer mehr Operationen von der Technologie ab. So kann zum Beispiel ein kleines Operationsmikroskop in den Körper eingeführt werden und mit einem hochauflösenden 4K-Display wie dem des Olympus Visera die Details des zu operierenden Bereichs deutlich sichtbar machen.

Eine 5G-Verbindung bedeutet, dass dieselben Informationen, die das Operationsteam sieht, in Echtzeit an das unterstützende Expertenteam gestreamt werden können, in Zukunft sogar in höherer 8K-Auflösung. Diese Echtzeitverbindung ermöglicht es den Experten, das Team während der Operation zu beraten.
 

Bessere Notfallunterstützung in einer 5G Smart City

Notfallmaßnahmen
Während der Pandemie waren viele Krankenhäuser aufgrund von Covid-19 überlastet. In einigen Fällen mussten Krankenhäuser Patienten wegen Platzmangels auf der Intensivstation abweisen. Wenn ein Patient nicht sofort auf eine Intensivstation aufgenommen werden kann, gefährdet dies die Patienten und unterbricht die normalen Krankenhausabläufe.

Einige Städte haben begonnen, mit Smart-City-Technologien zu experimentieren, um eine bessere Gesundheitsversorgung zu unterstützen. In einer Smart City würde, nachdem ein Krankenwagen einen Patienten abgeholt hat, der dringend versorgt werden muss, ein nahegelegenes Krankenhaus automatisch über den Zustand des Patienten und die voraussichtliche Ankunftszeit informiert werden.

Diese Information würde es dem Notfallteam des Krankenhauses ermöglichen, sich schnell vorzubereiten. Wenn kein Bett auf der Intensivstation verfügbar ist, wäre der Krankenwagen gewarnt, und das System würde den Krankenwagen automatisch zum nächsten verfügbaren Krankenhaus leiten, ohne anzuhalten. Wenn elektronische Gesundheitsakten (EHR) installiert sind, würde das Krankenhaus den Zustand des Patienten vor der Ankunft kennen und die richtige medizinische Einrichtung bereithalten. Wenn das medizinische Team im Voraus über Allergien gegen Medikamente oder Materialien Bescheid weiß, kann es sich besser vorbereiten und muss sich nicht in letzter Minute abmühen.

Darüber hinaus wird der Rettungswagen in einer Smart City mit Computer Aided Dispatch (CAD) und Advanced Vehicle Location (AVL) durch den Verkehr geleitet. Smarte Ampeln - heute gesteuert mit 4G LTE adaptive Verkehrssteuerung und schließlich von 5G gesteuert - werden automatisch synchronisiert, damit der Krankenwagen durchfahren kann, während der gesamte andere Verkehr angehalten wird, was Zeit spart und die Sicherheit erhöht.
 

Die Zukunft von 5G und Medizintechnik


Wir sehen nur einen flüchtigen Eindruck davon, was 5G für die Telemedizin und das Gesundheitswesen leisten kann. Es wird die häusliche Pflege, die Fernüberwachung von Patienten und Operationen verbessern. In intelligenten Städten wird 5G die Art und Weise verbessern, wie mit Notfällen umgegangen wird. Kritische Informationen, die nahezu in Echtzeit zur Verfügung stehen, werden es den Teams ermöglichen, viel schneller zu reagieren und eine bessere Versorgung zu gewährleisten.

Mit Blick auf die Zukunft wird erwartet, dass viele dieser Entscheidungen und Funktionen mit KI durchgeführt werden können. Maschinelles Lernen, KI und Robotik werden eine größere Rolle bei Verfahren spielen, um die Präzision zu verbessern. Und Pflegekräfte und Notfallteams werden mehr Zeit haben und besser darauf vorbereitet sein, mit unerwarteten Situationen aufgrund von Krankheiten oder Unfällen sowie Naturkatastrophen umzugehen.

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