Digitalisierung im Gesundheitswesen

Die Gesundheitsbranche ist sehr komplex. Es umfasst Medizinproduktehersteller, Arzneimittelhersteller, Krankenhäuser, Rehabilitationszentren, Arztpraxen, Therapiepraxen, Altenpflegeeinrichtungen, Sanitätshäuser, Labore und Diagnostikzentren, Gerätehersteller, Gesundheitsämter, Krankenkassen und Forschungsabteilungen.

Kurz: alle Branchen, die sich unmittelbar mit der Erhaltung der Gesundheit befassen oder gesundheitsorientierte Prozesse fördern, gehören dazu. Bei vielen gesundheitsfördernden Maßnahmen arbeiten mehrere Partner zusammen. Je transparenter und datenschutzkonformer die Kommunikation zwischen ihnen ist, desto effizienter können Entscheidungen über Therapien und Behandlungen getroffen werden. Die Gesundheitsbranche ist Teil der kritischen Infrastruktur und sichert das Wohlergehen einer Gesellschaft.

Grob lässt sich das Gesundheitswesen in zwei Bereiche unterteilen. Der erste Teilbereich umfasst alle Einrichtungen, die in direktem Kontakt mit dem Patienten stehen. Der zweite Teilbereich konzentriert sich vor allem auf Medizinprodukte, Arzneimittel, Laboranalysen und die Finanzierung des Gesundheitswesens. Beide Bereiche stehen in engem Zusammenhang mit der Telematik im Gesundheitswesen.

Kliniken und Krankenhäuser bieten medizinische Versorgung für Patienten mit einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen und Krankheiten. Sie umfassen Notaufnahmen, Ambulanzen, Bettenstationen, Operationssäle, diagnostische Einrichtungen und Rehabilitationszentren. Ambulante Einrichtungen sind Notfallpraxen oder Praxen von Allgemeinmedizinern und Fachärzten.

Laboratorien und Diagnostikzentren sind auf Tests und Laboruntersuchungen spezialisiert. Sie werden privatwirtschaftlich betrieben oder sind direkt an Krankenhäuser angeschlossen. Zu den laboratoriumsmedizinischen Aufgaben gehören Klinische Chemie, Immunchemie, Hämatologie, Mikrobiologie, Transfusionsmedizin und Humangenetik.

Diese Unternehmen erforschen, testen und entwickeln pharmazeutische oder biotechnologische Substanzen. Dabei geht es vor allem um die Herstellung von Medikamenten oder Impfstoffen.

Alten- und Pflegeheime bieten Langzeitpflege und -betreuung für ältere Menschen, die Unterstützung bei der Bewältigung des Alltags benötigen und möglicherweise an chronischen Krankheiten oder körperlichen Einschränkungen leiden. Diese Einrichtungen bieten Unterkunft, Verpflegung, medizinische Versorgung, Hilfe bei der Körperpflege, soziale Aktivitäten und andere Dienstleistungen an.

Medizinische Hilfsmittel sind in Kliniken und Arztpraxen unverzichtbar. Angefangen bei lebensrettenden Maschinen, lebenserhaltenden Apparaten, aber auch Diagnosegeräten wie Röntgengeräten, über chirurgische Instrumente, Implantate, Prothesen oder Monitore, die den Gesundheitszustand von Patienten überwachen, bis hin zu medizinischen Einrichtungsgegenständen wie Patientenbetten oder Rollstühlen.

Auch Hersteller von bildgebenden Verfahren sowie Diagnose- und Behandlungslösungen gehören dazu. Die Vielfalt der Produkte zeigt bereits, dass Asset Tracking und Asset Management zu einer Hauptapplikation im Gesundheitswesen gehört.

Hierzu zählen Krankenversicherungen, Apotheken, Pflegedienste, Physiotherapiepraxen, Gesundheitszentren, Hospize und Gesundheitsberatungsstellen. Forschungseinrichtungen und akademische Institutionen betreiben medizinische Forschung, bilden Fachkräfte im Gesundheitswesen aus und bieten Weiterbildungsprogramme für medizinisches Personal an. Dazu gehören Universitätskliniken, Forschungsinstitute, medizinische Fakultäten und Schulen für Gesundheitsberufe.

Zu den Aufgaben der Gesundheitsbehörden gehören die Zulassung von Arzneimitteln und Medizinprodukten, die Überwachung von Gesundheitsrisiken, die Förderung der Gesundheitsvorsorge und die Umsetzung gesundheitspolitischer Maßnahmen und Programme.

Die Bedeutung und die Auswirkungen von Funksystemen im Gesundheitswesen sind unbestritten. Die Vorteile der eindeutigen Erkennung von Objekten wie Blutkonserven oder Implantaten, die verbindliche Dokumentation von Wartungszyklen, die gesicherte Einhaltung von Hygienevorschriften, die Sicherheit des Personals in Krankenhäusern, die richtige Zuordnung von Kanülen und Schläuchen sind nur einige Beispiele, die die Relevanz von Internet of Things (IoT) Technologien in Kliniken und im gesamten medizinischen Umfeld belegen.

Die Kostenexplosion im Gesundheitswesen hat dazu geführt, dass viele Prozesse Schritt für Schritt automatisiert werden. Dazu gehören Asset Tracking, Zugangslösungen, Rohrpostsysteme oder hochmoderne und innovative Operationsroboter. Dennoch bleibt der medizinische Bereich ein sensibles Anwendungsfeld, sobald Patientendaten und deren Krankenakten betroffen sind. Krankenhäuser müssen in Bezug auf Datensicherheit in Unternehmen und Datensicherheit von Patienten wie Hochsicherheitstrakte funktionieren.

Kritisch ist auch das Verhältnis zwischen zunehmender Digitalisierung und der Gefahr, Cyber-Angriffen ausgesetzt zu sein. Es liegt auf der Hand, dass der gesamte Teilbereich der Kliniken, Arztpraxen, Rehabilitationszentren oder Therapiepraxen besonders angreifbar ist, da es sich um sensible Gesundheitsdaten handelt.

Die Integration von Wireless IoT in Asset Management, Temperaturüberwachung, Wartung und Instandhaltung, Raumluft- oder Temperaturüberwachung sowie Medikamentenvergabe nimmt stetig zu. Durch die zunehmende Automatisierung und Digitalisierung für Unternehmen können Engpässe im Fachkräftebereich etwas abgefedert werden.

Darüber hinaus werden zahlreiche Anwendungsszenarien, die im Kapitel Praxis näher beleuchtet werden, umgesetzt, um die Sicherheit aller Prozesse im Krankenhaus zu erhöhen und gleichzeitig die Qualitätssicherung im Gesundheitswesen und die Patientenversorgung zu optimieren. Insgesamt hat der Einsatz von drahtlosen IoT-Lösungen im medizinischen Bereich, einschließlich Krankenhäusern, Laboren und Pharmaunternehmen, in den letzten Jahren stark zugenommen. Auch in Laboren werden drahtlose IoT-Technologien eingesetzt.

Dabei geht es vor allem um die eindeutige Identifizierung von Proben und die Verwaltung und Überwachung von temperaturempfindlichen Medikamenten mit Hilfe von Sensoren. Gleiches gilt für den Forschungsbereich oder Pharmaunternehmen. Laborgeräte werden identifiziert und gesteuert, in Echtzeit lokalisiert, sensible Proben eindeutig identifiziert und Wartungszyklen von Laborgeräten überwacht.

Die Produktpalette für drahtlose IT-Lösungen und IoT im Gesundheitswesen ist groß. RFID-Tags und Schreib-/Lesegeräte werden zur eindeutigen Kennzeichnung und Identifikation von medizinischen Geräten, Möbeln, Inventar oder Apparaten eingesetzt. Auf Instrumenten werden spezielle Transponder in miniaturisierter Form eingesetzt. Diese Transponder sind in der Lage, die anspruchsvollen Prozesse der Sterilisation und chemischen Reinigung zu überstehen.

Neben der RFID-Technologie ist es vor allem die RTLS-Technologie, die Prozesse in Krankenhäusern nachhaltig optimiert. Genau zu wissen, wo sich welches Gerät, welcher Rollstuhl oder welche Apparatur befindet, kann Leben retten. In jedem Fall spart die eindeutige Ortung viel Zeit. Weitere Produkte im medizinischen Umfeld sind Bluetooth LE- oder LoRaWAN-Gateways.

Sie ermöglichen die Übertragung von Gesundheitsdaten von Wearables, medizinischen Geräten und Sensoren an zentrale Datenbanken oder Gesundheitsinformationssysteme. Um die Digitalisierung von Prozessen im Krankenhaus zu ermöglichen, werden zudem Antennen, Kameras und medizinische Bildgebungssysteme, Überwachungssysteme und telemedizinische Plattformen installiert.

Ergänzt wird diese Produktvielfalt durch medizinische Tracker, die eine kontinuierliche Überwachung und Analyse von Gesundheitsdaten ermöglichen. Flankiert wird die IoT-Hardware für das Gesundheitswesen durch Softwarelösungen. Dazu gehören elektronische Patientenakten (EPA), Krankenhausinformationssysteme (KIS), Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS), bildgebende Systeme, Telemedizinplattformen, Gesundheits-Apps und Analysetools für Gesundheitsdaten.

Laut einem Bericht von ‚Precedence Research‘ wird der globale IoT-Gesundheitsmarkt, der für 2022 auf 180 Milliarden US-Dollar geschätzt wird, bis 2032 voraussichtlich auf rund 962,21 Milliarden US-Dollar anwachsen. Nordamerika wird den Markt 2022 mit einem Umsatzanteil von über 40,3 Prozent dominieren, während für den asiatisch-pazifischen Raum ein Wachstum von 18,50 Prozent zwischen 2023 und 2032 erwartet wird.

Die Gesundheitsausgaben werden laut einer EIU-Studie um 6,1 Prozent steigen. Die Ausgaben für Arzneimittel sollen bis 2024 um 6,5 Prozent steigen. Die Arzneimittelpreise werden weiter ansteigen. Die digitale Gesundheit wird sich weiter entwickeln, insbesondere durch zunehmende Investitionen in künstliche Intelligenz (KI). Einem Bericht von Morgan Stanley zufolge werden 2024 voraussichtlich mehr als 10 Prozent des Budgets in KI und maschinelles Lernen fließen.

In den folgenden Abschnitten werden die zahlreichen Anwendungsbereiche von drahtlosen IoT-Sensoren im Gesundheitssektor aufgezeigt. Insgesamt verzeichnet der Sektor ein stetiges Umsatzwachstum. Die Notwendigkeit, Kosten zu senken und gleichzeitig die Servicequalität und Patientenversorgung zu optimieren, hat zur Implementierung von Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen geführt.

Das Spektrum reicht von einfachen Zutrittskontrolle im Gesundheitswesen und komplexen Authentifizierungslösungen über Echtzeit-Monitoring-Lösungen bis hin zu Wartungs- und Notfalllösungen. Insgesamt bereitet sich der Gesundheitssektor durch die zunehmende Integration von Analysesoftware und Cloud Computing auf Big Data vor. E-Learning-Tools und KI-Algorithmen werden verstärkt integriert, um die Qualitätssicherung im Gesundheitswesen und das Patientenwohl innovativ voranzutreiben. Auch das Facility Management im Gesundheitswesen kann über Funktechnologien gesteuert werden.

Insgesamt erfordert eine erfolgreiche Digitalisierung im Gesundheitswesen eine umfassende Strategie, die regulatorische, technologische, finanzielle und kulturelle Aspekte berücksichtigt und einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt, um Hindernisse zu überwinden und die Vorteile der Digitalisierung voll auszuschöpfen. Die Bewertung der Digitalisierung im Gesundheitswesen im Vergleich zu anderen Branchen ist daher komplex und hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Am Anfang einer Bewertung steht häufig der Vergleich mit anderen Branchen. Hier schneidet das Gesundheitswesen in der Tat langsamer ab. Langsamer bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Geschwindigkeit der Integration von Digitalisierungsstrategien im Gesundheitswesen. Hochsensible Daten aus Patientenakten müssen im Gesundheitswesen sicher gespeichert und vor unbefugtem Zugriff geschützt werden. Übereilte Digitalisierungsstrategien und mögliche Einfallstore für Cyberkriminalität müssen unbedingt vermieden werden.Wenn, wie bereits geschehen, ein Krankenhaus durch Cyberangriffe teilweise lahmgelegt wird, hat dies weitreichende Folgen für die Sicherheit und möglicherweise auch die Gesundheit der Patienten.

In keiner anderen Branche ist die Bewertung der Digitalisierung von so widersprüchlichen Einschätzungen geprägt wie im Gesundheitswesen. Einerseits stellen Automatisierungsstrategien und drahtlose Identifikationstechnologien Optimierungsmöglichkeiten dar und helfen, dem Fachkräftemangel zumindest teilweise entgegenzuwirken und die Prozessqualität zu erhöhen.

Auf der anderen Seite werden gerade diese Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen zu Einfallstoren für Datenmissbrauch und Cyberkriminalität. So ist es nicht verwunderlich, dass Digitalisierungsstrategien kaum die Patientendaten selbst betreffen. In den meisten Fällen geht es um die Überwachung von Vermögenswerten, medizinischen Geräten, Zugangslösungen und die korrekte Verabreichung von Medikamenten. Wo Sensorik direkt am Patienten eingesetzt wird, geht es um Gesundheitsförderung. Beispiele hierfür sind der Einsatz von Prothesen und die Wundheilung.Wie groß das Potenzial für zukünftige Anwendungsfelder im Gesundheitswesen ist, zeigt der folgende Abschnitt.

Das Internet der Dinge (IoT) und Radiofrequenz-Identifikation (RFID) haben im Krankenhausumfeld eine immense Bedeutung und revolutionieren den medizinischen Sektor. IoT in der Medizin ermöglicht die Vernetzung verschiedener medizinischer Geräte und Systeme, was die Effizienz und Qualität der Patientenversorgung erheblich steigert. Durch IoT können Patientendaten in Echtzeit erfasst und überwacht werden, was eine schnellere und präzisere Diagnose sowie eine personalisierte Behandlung ermöglicht.

Die Anwendung von Machine Learning im Gesundheitswesen ergänzt diese Entwicklungen durch die Analyse großer Datenmengen, die durch IoT-Geräte gesammelt werden. So können Algorithmen Muster erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar bleiben, und dadurch bessere Vorhersagen über Krankheitsverläufe und Therapieerfolge treffen. Diese fortschrittlichen Analysen tragen dazu bei, Behandlungspläne zu optimieren und Ressourcen effizienter zu nutzen.

RFID im Krankenhaus hat ebenfalls eine transformative Wirkung. Diese Technologie ermöglicht das Tracking und Management von medizinischen Geräten, Medikamenten und sogar Patienten. Beispielsweise können RFID-Tags an Medikamenten sicherstellen, dass die richtigen Medikamente zur richtigen Zeit an die richtigen Patienten verabreicht werden, was Medikationsfehler drastisch reduziert. Auch das Verfolgen von chirurgischen Instrumenten und anderen medizinischen Geräten wird durch RFID erleichtert, was den Verlust solcher teuren Geräte verhindert und die Sterilisationsprozesse optimiert.

Zusammengefasst tragen IoT und RFID im Krankenhaus dazu bei, die Effizienz zu steigern, Kosten zu senken und die Qualität der Patientenversorgung zu verbessern. Durch die Integration von KI und Machine Learning, beispielsweise bei Operationen, werden diese Vorteile weiter verstärkt, da die Daten, die durch IoT und RFID generiert werden, in wertvolle Erkenntnisse umgewandelt werden können. Dies führt zu einer insgesamt intelligenteren und reaktionsfähigeren Gesundheitsinfrastruktur, die besser auf die Bedürfnisse der Patienten eingehen kann.

Die Potenziale des IoT im Gesundheitswesen, insbesondere im Krankenhausumfeld, sind immens. Angefangen bei der Kennzeichnung, Identifikation, Rückverfolgbarkeit und Lokalisierung von medizinischen Geräten in Echtzeit, dem Management von Krankenhauswäsche, Instrumenten oder Assets bis hin zu Anwendungen, die im direkten Umfeld von Patienten oder Pflegepersonal wirksam werden. Dieser Bereich betrifft vor allem die gesamte Infrastruktur und die Gebäude, in denen Gesundheitsdienstleistungen erbracht werden.

Ein anspruchsvolles Anwendungsfeld sind alle Anwendungen im Operationssaal. Dazu gehören die Sterilisation von Instrumenten, die Integration bildgebender Geräte und Operationsroboter. Alle Anwendungsbereiche, die nicht direkt mit Patientendaten zu tun haben, sind aus Datenschutzgründen leichter zu realisieren. Daher sind Anwendungsbereiche wie Asset Management, Facility Management, Geräte- und Apparatesteuerung, Zugangskontrollen und Authentifizierung im Gesundheitswesen häufiger anzutreffen als Lösungen, die direkt den Patienten betreffen und damit sehr hohe Anforderungen an den Datenschutz stellen.

Ein weiteres Anwendungsfeld ist die sichere Zuteilung und Dosierung von Medikamenten und die Absicherung von Medikamentenbereichen, weitere Anwendungen sind die temperaturgeführte Logistik von Blutprodukten oder temperaturempfindlichen Medikamenten. Der Einsatz von Sensoren in Augen, auf Implantaten oder in Wundflächen zur Überwachung von Zuständen wie z.B. des Heilungsprozesses ist noch keine Standardlösung. Sensoren können auch in tragbare Geräte integriert werden.

Ziel ist die kontinuierliche Überwachung von Vitalparametern wie Herzfrequenz, Blutdruck, Sauerstoffsättigung oder Körpertemperatur. Diese Daten können beispielsweise automatisch und in Echtzeit an das Krankenhausinformationssystem (KIS) übermittelt werden. Innovative Lösungen im Gesundheitswesen können dazu beitragen, die Qualität der Versorgung und die Gesundheitsförderung zu verbessern.

In den vorangegangenen Abschnitten wurde deutlich, dass gerade das Gesundheitswesen im Bereich der Digitalisierung und Modernisierung vor großen Herausforderungen steht. Dazu gehören Fragen der Sicherheit von Behandlungsprozessen, der Datensicherheit, des Persönlichkeitsschutzes und der Cyberkriminalität. Darüber hinaus unterliegen alle Prozesse im Gesundheitswesen hohen regulatorischen Anforderungen bei der Einführung neuer Technologien, neuer pharmazeutischer Produkte oder der Integration von IoT-Geräten.

Auch die Anliegen der Arbeitnehmervertretungen im Hinblick auf Arbeitsschutz müssen berücksichtigt werden. Es kann Widerstand gegen Veränderungen geben, insbesondere wenn persönliche Daten oder Rückschlüsse auf einzelne Mitarbeiter betroffen sind. Da viele gesundheitsfördernde Prozesse gemeinsam mit Partnern durchgeführt werden, ist auch die Interoperabilität des Systems und der IoT-Plattform von großer Bedeutung.

Hohe Investitionen in Hardware, Software, Mitarbeiterschulungen und die Umgestaltung der Infrastruktur verlangsamen die Digitalisierung im Gesundheitswesen zusätzlich. Bei Krankenhausneubauten kann, wie einige Beispiele zeigen, die Integration einer drahtlosen Identifikationslösung und eines Ablagesystems von Anfang an eingeplant werden. In diesem Fall ist die Implementierung der IoT-Lösung einfacher, da die Gebäudeinfrastruktur bereits dafür ausgelegt ist.