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Der vernetzte Mensch - implantiert, stimuliert und cyber sicher

Der vernetzte Mensch – IMD: Implantiert, stimuliert und cyber-safe?

Alle vernetzten Geräte im Internet of Things (IoT) haben ähnliche Herausforderungen: sobald ein Gerät egal welcher Art mit dem Internet verbunden ist, muss es sich auch vor böswilligen Manipulationen, also Cyber Angriffen, schützen können. Das trifft sowohl auf vernetzte Hausgeräte und Häuser, Fahrzeuge und ganze Flotten als auch auf medizinische Apparate zu. Ein besonderes Augenmerk der Sicherheit muss dabei auf implantierbare medizinische Geräte (IMD) gelegt werden, da diese ungeschützt die menschliche Basis manipulieren können: unseren Körper.

 

Status Quo: implantierbare medizinische Geräte (IMD)

Der Gesundheitssektor spielt eine stetig wachsende Rolle im IoT. Denn genau dort können disruptive Veränderungen und neue Paradigmen durch vernetzte medizinische Geräte erreicht werden. Dies trifft vor allem auf Industrienationen zu, in denen die Bevölkerung immer älter wird und chronische Krankheiten zunehmen. Anbieter von Lösungen für die Gesundheitsversorgung suchen zunehmend nach Geräten, die mit dem Internet verbunden sind, zum Beispiel zur Ferndiagnose älterer Menschen und Patienten. Der erste Schritt ist mit sogenannten Wearables schon getan. Im nächsten Schritt werden IMD den Markt erschließen.

 

Chip im Gehirn verbessert Wohlbefinden

Ein beeindruckendes Beispiel dafür ist ein Implantat, das im Gehirn platziert werden kann. Es ermöglicht eine tiefe Hirnstimulation, welche schwere Depressionen, chronische Schmerzen und weitere stark beeinträchtigende Erkrankungen vorteilhaft beeinflussen soll. Dabei werden Elektroden ins Gehirn implantiert und mit einer Batterie und einem Impulsgenerator, der im Brust- oder Bauchraum sitzt, mit Drähten zu den Elektroden im Schädel verbunden. Ist das Gerät an, sendet es elektrische Impulse direkt an Nervenfasern, die stimuliert werden. Informationen aus primitiven Hirnbereichen, die mit ‘Motivation’ in Verbindung stehen, werden dadurch zum Frontallappen befördert. Der Patient fühlt sich in der Folge merklich besser.

 

Mensch verbindet sich mit Maschine

Eine weitere beeindruckende Forschung wird derzeit in Australien erprobt. Ein Streichholz großes Implantat mit dem Namen Stentrode wird minimalinvasiv über die Hauptvene zum Gehirn transportiert und dort implantiert. Durch dieses Vorgehen werden die Risiken bei einer Implantation deutlich minimiert. Die Stentrode wird in ein Blutgefäß neben dem motorischen Kortex platziert und nimmt von dort aus Signale des Gehirns auf. So kann die Stentrode dem Patienten beispielsweise ermöglichen, ein Exoskelett zu bewegen, alleine durch ‘Gedankenkraft’. Die Stentrode erfasst starke elektrische Frequenzen, die vom Gehirn abgegeben werden und in einem Steuergerät codiert werden. Das Steuergerät kommuniziert anschließend mit dem Exoskelett und ermöglicht so eine Bewegung des Körpers.

Bislang wurde noch nicht bewiesen, dass die Stimulation des Gehirns mit einem permanent implantierten Gerät aus einem Blutgefäß heraus eine fokale Hirnstimulation erreichen kann. Zukünftige Studien müssen nun die Sicherheit der Stimulation beweisen, indem sie diese anhand einer Reihe verschiedener Intensitätsstufen überprüfen. Bei Versuchen mit Schafen wurde diese innovative Technologie bereits erfolgreich erprobt.  

Risiken von IMD

Generell ist das Risiko von IMD zunächst wegen der Notwendigkeit eines medizinischen Eingriffs weitaus größer als ein Wearable. Zu erwähnen sind hier insbesondere die Risiken in Bezug auf die Platzierung des implantierten Geräts sowie dessen spätere Entfernung. Obwohl diese Prozesse normalerweise komplikationslos verlaufen, besteht immer die Gefahr von Infektionen oder auch von Gerätefehlfunktionen bzw. -versagen. Zudem können durch Allergien auf bestimmte Materialien unangenehme körperliche Reaktionen auftreten. Patienten sind meist nicht bereit, diese Risiken in Kauf zu nehmen.

Vernetzte Geräte, die im Körper dauerhaft verbleiben und fortlaufend Daten senden, haben noch weitere Herausforderungen zu bewältigen. Hersteller müssen beispielsweise die Intensität der Funk-Kommunikation von dem sendenden Implantat und dem empfangenden Gerät verringern, um den Betrieb mit niedriger Leistung zu gewährleisten. Gleichzeitig sind geltende Gesetze und Vorgaben einzuhalten und die Angriffssicherheit des Implantats zu gewährleisten. Die von einem Implantat versendeten Daten müssen folglich auf höchster Stufe verschlüsselt sein. Des Weiteren sollten potenzielle Wege eines böswilligen Cyber-Angriffs von Außen durchdacht und durch ein mehrschichtiges Security-Konzept abgesichert werden.

 

Connected Human – Technologie der Zukunft?

Medizintechnik im IoT, insbesondere IMD, werden das Gesundheitswesen revolutionieren. Die umfassende Vernetzung von medizinischen Geräten dient Patienten, Ärzten, Angehören und dem Pflegepersonal zu gleichen Teilen. Die medizinische Versorgung kann dadurch deutlich verbessert werden. IMD setzen sehr wichtige Impulse für die Zukunft zur Handlungsfähigkeit bei bisher nicht behandlungsfähigen Krankheitsbildern. Die Nutzung und Verwertung der generierten Daten aus IMD könnte auch einen ungeahnten Durchbruch für die medizinische Forschung darstellen.  

 

Cyber Security von IMD – sind wir noch sicher?

Für die meisten Menschen ist es ein ungewöhnlicher und beängstigender Gedanke den eigenen Körper direkt mit dem Internet zu vernetzen. Dabei werden Daten von einem ständig im Körper verbleibenden Implantat direkt an ein Empfängergerät gesendet. Dieses speist die Daten in Big Data Applikationen ein und kann in Zukunft frühzeitig pathologische Veränderungen im Körper erkennen. Bei einem zweiseitig ausgelegten Kommunikationsimpuls, bei dem das Empfängergerät entsprechende Korrektur-Anweisungen an das Implantat verschickt, kann im Anschluss der Körper entsprechend stimuliert werden, um frühzeitig negativ verändernden Funktionsweisen entgegenzuwirken. Bei aller Euphorie, die diese innovative Technologie mit sich bringt, muss die Sicherheit der vernetzten implantierten Geräte mit allerhöchster Priorität behandelt werden. Der Mensch sollte weiterhin autonom bleiben können und immer mit höchsten Sicherheitsmechanismen gegen bösartige Cyber-Angriffe geschützt sein. Wir bleiben gespannt auf die weitere Entwicklung von IMD.

Auf die daraus folgenden disruptiven Veränderungen in Gesellschaft und Medizin reagieren wir von magility proaktiv und verfassen weitere Trendstudien. Sprechen Sie uns an, wir freuen uns auf Sie!