Projektlaufzeit: 02/2023 - 01/2025

Mitarbeitende: M.Sc. Mihamad Abdulkader, M.Sc. Steven Kessler, Dr. Falko Schmid, Dr. Hug Aubin

Partner: Konsortialführer AWARE7 GmbH, Institut für Internet-SicherheitWestfälische Hochschule, Medizintechnik & 5GOTH Amberg-Weiden

Fördermittelgeber: BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung | VDI·VDE Innovation + Technik

Motivation

Intensivstationen gehören zu den kritischsten und datenintensivsten Umgebungen im Gesundheitswesen. Das Leben der Patientinnen und Patienten hängt unmittelbar von der zuverlässigen Funktion medizinischer Geräte und der sicheren Übertragung hochfrequenter Echtzeitdaten ab. Gleichzeitig sind Krankenhausnetzwerke zunehmend Ziel von Cyberangriffen - mit potenziell lebensbedrohlichen Folgen. Bestehende Kommunikationsinfrastrukturen sind jedoch kaum in der Lage, ihre eigene Widerstandsfähigkeit zu messen, Anomalien zu erkennen oder automatisch auf Störungen zu reagieren. Ein weiteres Problem: Viele medizinische Geräte sind nicht nativ für moderne 5G-Netzwerke ausgelegt und können daher nur schwer in zukunftsfähige Kommunikationsinfrastrukturen integriert werden.

Projekt

HealthNet entwickelt und erprobt eine vertrauenswürdige, sichere und widerstandsfähige 5G-basierte Kommunikationsinfrastruktur für den klinischen Einsatz. Im Mittelpunkt steht ein dezentrales Gateway-Konzept, das auch ältere, nicht 5G-fähige Medizingeräte in moderne Campusnetze integriert, kontinuierlich Statusinformationen zu Netz und Geräten erhebt und adaptive Sicherheitsmaßnahmen nach dem Prinzip Protect - Detect - React umsetzt.
Als medizinischer Anwendungsfall wird am Digital Health Lab Düsseldorf (DHLD) ein KI-gestütztes System zur kontinuierlichen Herzinfarkt-Risikovorhersage auf der Intensivstation entwickelt. Ein multimodales Deep-Learning-Modell analysiert dabei Vitaldaten und EKG-Signale in Echtzeit über ein privates 5G-Netz (Amarisoft Callbox). Die Architektur kombiniert einen lokalen KI-Ansatz, der vollständig im Krankenhausnetz verbleibt, mit einem föderalen Lernansatz, bei dem nur verschlüsselte Modellparameter zwischen Institutionen ausgetauscht werden - Patientendaten verlassen die Einrichtung zu keinem Zeitpunkt. Beide Modelle werden fusioniert und liefern Risikoscores in Echtzeit an ein klinisches Dashboard. Ergänzend erarbeitet die OTH Amberg-Weiden ein gesundheitsökonomisches IT-Resilienz-Framework („Return on Security Investment"), das Krankenhäuser und andere Betreiber kritischer Infrastrukturen bei der Bewertung und Priorisierung von Resilienzmaßnahmen unterstützt. Die gesamte Infrastruktur wird im „Intensivzimmer der Zukunft" am UKD unter realen klinischen Bedingungen validiert.

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