Integration von IoT in Deutschlands Gesundheitswesen

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Begrifflichkeiten
2.1. Definition Telematikinfrastruktur
2.2. Definition Fitness Tracker

3. Grundlegende Technologien
3.1. Aufbau der Telematikinfrastruktur
3.2. Funktion eines Fitness Tracker

4. Infrastrukturelle Verknüpfung
4.1. Integrationsansätze und Anforderungen der Telematikinfrastruktur
4.2. Eingliederungsmöglichkeiten und -barrieren
4.3. Lösungskonzept

5. Zusammenfassung
5.1. Fazit
5.2. Ausblick

Literaturverzeichni

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Telematikinfrastruktur-Zonen und -Komponenten

Abbildung 2: Schematischer Aufbau eines Fitness Trackers

Abbildung 3: Anwendungen der Telematikinfrastruktur

Abbildung 4: Beispielhafte Architektur einer hybriden Mehrwertanwendung.

Abbildung 5: Weltweiter Umsatz im Markt für Fitness

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

Das Internet der Dinge erfährt in der heutigen Gesellschaft zunehmend an Verbreitung und Anwendung. Es ist gekennzeichnet durch verschiedene Geräte, welche an neuen Funktionalitäten gewinnen, die weit über ihre Grundaufgaben hinausreichen. Diese sind in der Lage "intelligente" Berechnungen durchzuführen und stehen zum Austausch durch eine übergreifende Vernetzung in Verbindung. Ein Aspekt in diesem Bereich sind Wearables¹, welche in direktem Kontakt zum Menschen stehen und beispielsweise in Form von Fitness Trackern die eigene Gesundheit sowie sportliche Aktivitäten überwa- chen und auswerten können. Sie gewinnen aktuell an Popularität, da sie zum einen in ihrer Anwendung sehr unkompliziert sind und zudem kontinuierlich Daten erfassen kön- nen, ohne den Nutzer in seiner Bewegungsfreiheit einzuschränken.² Durch mehrere Er- fassungstechniken lassen sich unterschiedliche Werte zum eigenen Körper und der Be- wegung sammeln, welche anhand angebundener Applikationen an Aussagekraft gewin- nen. Diese gesundheitsbezogene Datenerfassung und -aufbereitung ist in dieser Hinsicht aber nicht nur für die Anwender von Nutzen. Die gewonnenen Informationen stellen auch einen hohen Mehrwert für das Gesundheitswesen dar, da sie beispielsweise Behandlun- gen effektiver gestalten könnten, indem über die elektronische Gesundheitskarte eines Patienten Zugriff auf ausführliche Aktivitätsberichte gewährt würde.³ In weiterer Hin- sicht stellt sich die Frage, zu welchem Grad aktuell schon eine infrastrukturelle Anbin- dung von Fitness Trackern an das Deutsche Gesundheitssystem unterstützt wird sowie in Zukunft umsetzbar wäre und auf welchen Ebenen diesbezüglich noch Barrieren bestehen. Wird es dem Deutschen Gesundheitswesen zukünftig möglich sein, von den gewonnenen Daten zu profitieren oder stellt das eigene System zu hohe Hürden an die Applikationen?

In den folgenden Kapiteln wird zunächst auf die grundlegenden Begrifflichkeiten der Inf- rastruktur des Deutschen Gesundheitswesens sowie der Fitness Tracker eingegangen und deren technologische Funktionsweise und Aufbau erläutert. In diesem Kontext werden vor allem der infrastrukturelle Aufbau des Gesundheitswesens beleuchtet und dessen An- forderungen an die Fitness Tracker betrachtet, um im weiteren Verlauf eine Bewertung zu erarbeiten, inwieweit diese schon jetzt in das Deutsche Gesundheitssystem etabliert werden können. Anschließend wird ein möglicher Lösungsansatz zu aktuell bestehenden Barrieren aufgezeigt. Schließlich wird die zentrale Fragestellung beantwortet und ein Ausblick gegeben.

2. Begrifflichkeiten

In diesem Kapitel werden in Bezugnahme auf das Deutsche Gesundheitssystem die Be- grifflichkeiten der Telematikinfrastruktur erläutert und der Begriff des Fitness Trackers für das allgemeine Verständnis definiert sowie in seiner Funktionsweise betrachtet.

2.1. Definition Telematikinfrastruktur

Die Telematikinfrastruktur beschreibt die zu Grunde liegende technische Architektur des modernisierten Deutschen Gesundheitswesens. Eingeführt wurde sie von der Gesellschaft für Telematikanwendungen der Gesundheitskarte mbH (gematik), mit der Absicht das Gesundheitssystem nachhaltig in seiner Qualität und Funktionalität auszubauen. Außer- dem gewährleistet sie eine sichere Kommunikation im Gesundheitswesen sowie die In- teroperabilität verschiedener Systeme auf Basis festgelegter Standards.⁴ Das wesentliche Element dieser Infrastruktur bildet die elektronische Gesundheitskarte⁵. Neben den Ba- sisfunktionen zur Abdeckung der kollektiven Versorgungsprozesse unterscheidet sie sich von der abgelösten Gesundheitskarte in Hinsicht darauf, dass sie durch eine Anbindung weiterer Anwendungen in ihren Funktionalitäten erweitert werden kann. Um dies zu er- möglichen und zu unterstützen, definiert die Telematikinfrastruktur einheitliche Kommu- nikationsstrukturen, welche einen reibungslosen Datenaustausch zwischen allen Teilneh- mern gewährleisten. In diesem Bezug legt sie zum einen Sicherheitskonzepte und Richt- linien fest, um den hohen Datenschutzauflagen gerecht zu werden. Des Weiteren unter- stützt sie grundlegende Prinzipien, wie die Vermeidung von redundanten Daten und eine sichere, separate und dezentrale Datenhaltung sowie das Selbstbestimmungsrecht des Pa- tienten, welcher im System die Verfügungsgewalt über seine Daten trägt.⁶ Das System stützt sich auf eine Serviceorientierten Architektur (SOA), deren Funktionen auf der Im- plementierung von Webservices basieren. Diese bieten standardisierte Schnittstellen, die unter anderem dem Zusammenführen verteilter Systeme dienen sollen.⁷

2.2. Definition Fitness Tracker

Fitness Tracker unterstützen den aktuellen Trend der Einflussnahme auf die eigene kör- perliche Gesundheit in Bezug auf Selbstvermessung und –reflexion. Sie lassen sich den Mobilen Gesundheitsapplikationen unterordnen,⁸ da sie es ermöglichen, durch einen oder mehrere eingebaute Sensoren kontinuierlich Daten zu körperlichen Aktivitäten oder dem allgemeinen Gesundheitszustand zu erfassen⁹ und so dem Verwender die Möglichkeit geben einen kontrollierten Einfluss auf seine Gesundheit zu haben.¹⁰ In diesem Zusam- menhang stehen sie über Funk in Verbindung zu einem weiteren Gerät, welches für zu- sätzliche Funktionen mit dem Internet verbunden sein kann.¹¹ Die Erfassung geschieht im alltäglichen Gebrauch, ohne den Nutzer durch die Verwendung des Fitness Trackers zu beeinträchtigen. Angebundene Anwendungen werten die gesammelten Daten aus und bieten dem Anwender eine Oberfläche zur eigenen Überwachung der Gesundheitsdaten.¹²

Durch Verwendung mehrerer Sensoren können des Weiteren unterschiedliche Aktivitä- ten, wie beispielsweise Sport oder Schlaf überwacht werden. Diese komplexe Betrach- tung erweitert den Mehrwert der Applikation, da die Erhebungen bei der Interpretation in Zusammenhang gesetzt werden können und Aussagen über mehrere Ebenen ergeben.¹³

Neben Daten zu physischen Aktivitäten wie Schrittzahlen, Schlafstunden oder der Herz- frequenz sammeln einige Applikationen auch manuell erfasste Informationen zur Ernäh- rung oder der psychischen Stimmung. Ein zusätzlicher Aspekt spezieller Fitness Tracker ist die Verknüpfung zu sozialen Medien. Hier wird dem Anwender die Möglichkeit ge- boten, Teil einer Community zu werden, um beispielsweise persönliche Erfolge zu teilen und sich mit anderen auszutauschen oder gegenseitig zu motivieren.¹⁴

3. Grundlegende Technologien

Basierend auf der Ausgangsfrage ist es von Belang den zu Grunde liegenden Aufbau der Telematikinfrastruktur zu betrachten sowie festzulegen, zu welchem Teil Applikati- onen wie Fitness Tracker zuzuordnen sind. Zudem wird auf die Technologie der Fitness Tracker eingegangen, um einen Überblick über die Funktionsweise zu erhalten und ei- nen Ausgangspunkt zu schaffen, von welchem die Interoperabilität der beiden Systeme bewertet werden kann. Dies soll anschließend auch dem möglichen Aufzeigen von be- stehenden Infrastrukturschwächen dienen, welche eine Verknüpfung beider Systeme er- schweren könnte. In den folgenden Kapiteln wird daher auf die technologischen Funkti- onsweisen beider Systeme eingegangen und deren Aufbau erklärt.

3.1. Aufbau der Telematikinfrastruktur

Die Telematikinfrastruktur bildet die Basis zur Vernetzung und Anbindung informations- technischer Systeme und mehrwertleistender Anwendungen an das Deutsche Gesund- heitssystem.¹⁵ Technisch ist dies durch miteinander verbundene Webservices realisiert, welche sich alle auf dieselbe Infrastruktur stützen und möglichst viele gemeinsame Kom- ponenten in dieser nutzen.¹⁶ Die verschiedenen Dienste lassen sich nach ihren jeweiligen Funktionen in drei Klassen einteilen, welche sich Basisdienste, Fachdienste und Mehr- wertdienste nennen.¹⁷ Die zentralen Basisdienste liefern Funktionalitäten zur Bereitstel- lung sicherer Übermittlungsverfahren, um ein einheitliches und übergreifendes Sicher- heitsniveau zu etablieren sowie Dienste für das Kartenmanagement und andere grundle- gende Funktionen. Fachdienste hingegen bieten Zugriff auf administrative Anwendungen des Primärsystems, welche für grundlegende Arbeiten im medizinischen Kontext benö- tigt werden. Durch die Einführung getrennter Fachdienste findet eine Kapselung des Zu- griffs auf die Daten und Anwendungen des zu Grunde liegenden Systems statt.¹⁸ Die Ein- bindung von Mehrwertdiensten erweitert diesen Satz an gesetzlich geforderten Funktio- nen um hilfreiche Dienste externer Organisationen, zur Ergänzung des Gesundheitssys- tems.¹⁹ Aus technischer Sicht besteht die Telematikinfrastruktur grundsätzlich aus sech Zonen, welche in der nachfolgenden Abbildung dargestellt werden.²⁰ Durch Einbindung der abgebildeten Komponenten wird ein Gesamtsystem erschaffen, welches die beschrie- benen Dienste über sichere Kommunikationswege und -prozesse implementiert.²¹

Abbildung 1: Telematikinfrastruktur-Zonen und -Komponenten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: In Anlehnung an gematik (2008b), Seite 100

Um einen sicheren Datenaustausch zu gewährleisten unterliegen alle Zonen und ihre je- weilig zugeordneten Komponenten unterschiedlichen Regelungen, welche die Kommu- nikation festlegen. Die erste Zone beinhaltet den Leistungserbringer. Die ihm zugeord- nete Arbeitsstation, kann über den angebundenen Konnektor eine Verbindung zum Kar- tenterminal aufbauen. Dieses wiederum ist in der Lage Smartcards, wie die elektroni- sche Gesundheitskarte zu Authentifizierungszwecken zu entsperren und zu lesen. Die zweite Zone beschreibt das Zugangsnetz und besteht aus den Komponenten des VPN- Konzentrators, des DNS-Dienstes und des Brokers. An dieser Stelle wird die Verbin- dung aus der ersten Zone angenommen sowie eine Anonymisierung des Leistungsbrin- gers vorgenommen und jegliche Zugriffe protokolliert. Bei der dritten Zone handelt es sich um die Innere Zone der Architektur. Eingebunden ist ein Network Time Protocol- Dienst zur Synchronisation der Systemzeiten sowie ein Autorisierungsdienst. Auf der vierten Zone findet man schließlich die Anwendungsdienste, welche beispielsweise me- dizinische Informationen zum Patienten zur Verfügung stellen. Diese stehen zur nach- folgenden fünften Zone lediglich in einer unidirektionalen Verbindung. Das liegt daran, dass der beinhaltete Dienst des Kostenträgers aus Sicherheits- und Datenschutzgründen nur dazu berechtigt ist, Daten zu erhalten, ohne sie explizit abfragen zu können. In der letzten sechsten Zone werden im Infrastrukturaufbau schließlich die schon aufgegriffe- nen Mehrwertdienste miteinbezogen. Diese Zone unterteilt sich in mehrere Subzonen, welche zum einen Mehrwert-Applikationsserver zum Zugriff auf medizinische Mehr- wertanwendungen bereitstellen und zum anderen Mehrwert-Applikationsproxys zur Verbindungsannahme der ersten Zone beinhalten.²²

3.2. Funktion eines Fitness Trackers

Ein Fitness Tracker benötigt zur Erfassung und Verarbeitung der Daten unterschiedliche Komponenten. Bei diesen handelt es sich um Sensoren, Mikrocontroller, Kommunikati- onseinheiten sowie Einheiten zur Energieversorgung. Sie sind direkt in dem Gerät ver- baut ²³ und lassen sich schematisch mit der nachfolgenden Abbildung darstellen.

Abbildung 2: Schematischer Aufbau eines Fitness Trackers

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: In Anlehnung an Vasseur, J.-P., Dunkels, A. (2010), Seite 119 und Anke, J., Schwatke, A. (2015) Seite 491

[...]

¹ Vgl. Sury, U. (2017), Seite 298.

² Vgl Kramer, U., Lucht, M. (2015), Seite 114.

³ Vgl. Europäische Kommission (2014), Seite 3f.

⁴ Vgl. Dünnebeil, S. et al. (2013), Seite 1.

⁵ Vgl. gematik (2008a), Seite 16.

⁶ Vgl. Frauenhofer (2005), Seite 1ff.

⁷ Vgl. gematik (2008a), Seite 48.

⁸ Vgl. Asimakopoulos, S. et al. (2017), Seite 1.

⁹ Vgl. Patterson, H. (2013), Seite 6f.

¹⁰ Vgl. Wu, Q. et al. (2016), Seite 1ff.

¹¹ Vgl. Pfannstiel, M. A. et al. (2017), Seite 278f.

¹² Vgl. Asimakopoulos, S. et al. (2017), Seite 9.

¹³ Vgl. Patterson, H. (2013), Seite 6f.

¹⁴ Vgl. Open Effect (2016), Seite 6.

¹⁵ Vgl. Bundesrat (2015), Seite 7.

¹⁶ Vgl. gematik (2008a), Seite 57.

¹⁷ Vgl. Dünnebeil, S. et al. (2013), Seite 4f.

¹⁸ Vgl. gematik (2008a), Seite 29.

¹⁹ Vgl. Neuhaus, J. et al. (2006), Seite 332.

²⁰ Vgl. Knipl, S., Sunyaev, A. (2011), Seite 81.

²¹ Vgl. Neuhaus, J. et al. (2006), Seite 333.

²² Vgl. Knipl, S., Sunyaev, A. (2011), Seite 82.

²³ Vasseur, J.-P., Dunkels, A. (2010), Seite 119.