DE202021100624U1 - 5G-Implantat - Google Patents

Abstract

Medizinisches Gerät (110), aufweisend:
- eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, zumindest eine Funktion auszuführen, die aus der Gruppe der folgenden Funktionen ausgewählt ist: Auswertung von Signalen, Therapi eabgabe,
- eine Schnittstelle zu einem Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, unmittelbar oder mittelbar mit dem Netzwerk zu kommunizieren, wobei das medizinische Gerät (110) weiterhin so ausgelegt ist, dass über die Netzwerkkommunikation direkt oder indirekt Einfluss auf die mindestens eine Funktion genommen werden kann, und
- eine Grundversorgungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Grundfunktion des medizinischen Gerätes (110) sicherzustellen, falls die Netzwerkkommunikation während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des medizinischen Geräts (110) unterbrochen ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät, insbesondere ein aktives elektronisches Implantat.
• Hinsichtlich der Einbindung von aktiven Implantaten und Implantatsystemen oder vergleichbaren Medizinprodukten in 5G-basierte Netzwerke und nachfolgende Netzwerkgenerationen, wobei mindestens eine der Implantat- oder Gerätefunktionen mittelbar oder unmittelbar über das 5G-Netzwerk in Echtzeit oder nahe Echtzeit beeinflusst, gesteuert und/oder ausgewertet wird, besteht regelmäßig die Herausforderung, einer eingeschränkten Gerätefunktion durch temporäre Unterbrechung der Netzwerkanbindung, was zu einem nicht akzeptablen Patientenrisiko führen kann. Unter dem 5G-Netzwerk ist im Übrigen ein Netzwerk nach dem Mobilfunkstandard der fünften Generation (5G) zu verstehen. Sollten weitere Netzwerke mit einer vergleichbaren oder höheren Leistungsfähigkeit verfügbar sein, so sind diese ebenfalls für diese Erfindung nutzbar.
• Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Gerät zu schaffen, das im Falle einer Unterbrechung der Netzwerkverbindung eine für die klinische Anwendung angemessene sichere Funktion des Gerätes gestattet.
• Dies Aufgabe wird durch ein medizinisches Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
• Gemäß Anspruch 1 wird ein medizinisches Gerät offenbart, aufweisend mindestens eine Funktion zur Auswertung von Signalen und/oder zur Therapieabgabe, wobei mindestens eine dieser Funktionen einer zeitnahen Regelung oder Steuerung oder Auswertung für die korrekte Funktion bedarf, wobei das medizinische Gerät weiterhin eine Schnittstelle zu einem Netzwerk (insbesondere 5G-Netzwerk oder vergleichbares oder höherwertiges Netzwerk) aufweist, wobei die Schnittstelle unmittelbar oder mittelbar mit dem Netzwerk (z. B. 5G-Netzwerk) bei Bedarf kommunizieren kann und über die Netzwerkkommunikation (z. B. 5G-Netzwerkkommunikation) direkt oder indirekt Einfluss auf mindestens eine der Funktionen genommen werden kann, und wobei das medizinische Gerät eine der mindestens einen Funktion entsprechende Grundversorgungseinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die minimalen Funktionsanforderungen des medizinischen Gerätes zu übernehmen, falls die Netzwerkverbindung (z. B. 5G-Netzwerkverbindung) während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des medizinischen Gerätes unterbrochen ist.
• Die Erfindung löst damit die Aufgabe, dass medizinische Geräte, insbesondere aktive elektronische Medizinprodukte, insbesondere aktive Implantate, die eine Echtzeitbeeinflussung durch eine Netzwerkanbindung umfassen, auch im Falle einer temporären Nichtverfügbarkeit des Netzwerkes sich in einer hinreichend sicheren Betriebsart befinden.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, mindestens eine Bandbreite von größer 100 Mbit/sec aufweist.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, mindestens eine typische Latenzzeit von kleiner 10 ms aufweist.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät ein aktives elektronisches Implantat zur dauerhaften Implantation ist.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät ein aktives elektronisches Implantat zur temporären Implantation ist.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät ein batteriebetriebenes elektronisches Gerät zur zeitweisen oder dauerhaften Anbringung am Körper ist.
• Weiterhin kann es sich bei dem medizinischen Gerät um eines der folgenden Geräte handeln:
• • Herzschrittmacher;
• • kabelloser Herzschrittmacher;
• • implantierbarer Defibrillator, transvenös oder nicht-transvenös;
• • Neurostimulator, jedweder Bauart;
• • Herzrhythmusmonitor;
• • implantierbarer Sensor für physiologische Parameter;
• • implantierbares Kommunikationssystem, z.B. als Relaisstation für die Kommunikation mit einem oder mehreren weiteren Implantaten;
• • Implantat zur Überwachung medizinischer Prothesen;
• • Implantat zur Überwachung der Patientenaktivität- oder Compliance;
• • Implantat zur Überwachung der Medikamenteneinnahme des Patienten.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die besagte Schnittstelle des medizinischen Geräts durch eine erste Kommunikationsschnittstelle gebildet ist, die der Kommunikation zwischen dem medizinischen Gerät und einem weiteren Kommunikationsgerät dient, sowie durch das weitere Kommunikationsgerät, das über eine zweite Kommunikationsschnittstelle mit dem Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, verbunden ist.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Schnittstelle des medizinischen Geräts direkt mit dem Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, verbunden ist bzw. verbindbar ist.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät eine Erkennungseinheit zur Signalisierung von Netzwerkunterbrechungen aufweist, welche die Grundversorgungseinheit aktiviert.
• Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät eine Verbindungsqualitätsanalyseeinheit aufweist, die eine wahrscheinliche Verbindungsunterbrechung vorhersagen kann und so bereits im Voraus die Grundversorgungseinheit aktiviert oder vorinitialisiert.
• Im Folgenden sollen Ausführungsformen der Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines medizinischen Geräts, das über ein 5G-Netzwerk steuerbar ist, und
• 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung aufweisend eine Grundversorgungseinheit zur Sicherstellung einer Grundfunktion des medizinischen Gerätes im Falle eines Netzwerkausfalls.
• Die 5G-Netzwerktechnologie zeichnet sich durch eine deutlich höhere Datenrate und vor allem eine deutlich kleinere Latenzzeit (~1 ms) aus. Ebenso wird erwartet, dass sich die räumliche Verfügbarkeit dieser Netzwerktechnologie signifikant gegenüber der jetzigen Netzabdeckung verbessern wird. Neben den etablierten Anwendungen für die Datenfernübertragung werden mit der 5G-Technologie erstmals Echtzeitanwendungen unterstützt, wie z. B. autonomes Fahren.
• Die Erfindung nutzt hier insbesondere die Tatsache einer sehr kurzen Latenzzeit dieser Netzwerktechnologie, um die Echtzeitsteuerung von Medizinprodukten und insbesondere elektronischen Implantaten mit deutlich komplexeren Algorithmen und Prinzipien realisieren zu können.
• In der 1 ist ein 5G-netzwerkgesteuertes medizinisches Gerät 110 in Form eines elektronischen Implantats dargestellt, im Folgenden auch Implantat 110 genannt. Dieses überträgt zunächst an eine Relaisstation 120 Sensordaten, die das Implantat 110 aufgezeichnet hat. Die Relaisstation 120 kann als ein Gerät (im Besitz) des Patienten ausgebildet sein, zum Beispiel als ein Mobiltelefon oder ein Smart Phone. Diese erste Übertragungsstrecke wird aus energetischen Gründen benötigt, da die Energieversorgung und die Antennenanordnung (Körperdämpfung) dieses Implantats 110 nicht für eine direkte Kommunikation mit einem 5G-Netzwerk ausgelegt sind. Die Sensordaten werden dann an ein 5G-Netzwerk via Base-Station 130 und/oder einen 5G-Satelliten 140 an ein Cloud-basiertes Echtzeitauswertesystem 150 übertragen, dort ausgewertet und in Echtzeit daraus abgeleitete Steuersignale über das genannte Kommunikationssystem zurück zum Implantat 110 übertragen, so dass hier eine Implantatsfunktion, wie z.B. eine Therapieabgabe oder Therapieanpassung direkt erfolgen kann. Der Unterschied zu einer automatisierten Fernprogrammierung eines Implantates besteht darin, dass die Einflussnahme auf die Steuerfunktion nahezu in Echtzeit erfolgt und damit wesentliche Implantatalgorithmen zur Implantatsteuerung in das Cloud-basierte Auswertesystem 150 verlagert werden können.
• In der 2 ist eine temporäre Unterbrechung der 5G-Netzwerkanbindung dargestellt, hier z. B. zwischen Implantat 110 und Relaisstation 120. In dieser Situation kann die Echtzeitbeeinflussung der Implantatfunktion nicht aufrechterhalten werden. In diesem Fall wird das Implantat die unterbrochene Verbindung erkennen und eine Grundversorgungseinheit aktivieren, die derart ausgeprägt ist, dass diese die Grundfunktion des Implantates absichert. Dies kann z.B. im Beispiel eines implantierbaren Defibrillators die Aktivierung einer vereinfachten Detektionsfunktion für Kammerflimmern sein, die bei Überschreitung einer maximalen Rate eine Defibrillationsfunktion auslöst, jedoch auf die von dem 5G-Netzwerk unterstützten Therapieentscheidungen für langsamere Raten (VT/SVT Diskriminierung) verzichtet.
• Als weiteres konkretes Anwendungsbeispiel für eine solche Anwendung (nicht dargestellt) wird ein nicht-transvenöser Defibrillator offenbart. Bei einem solchen System besteht die Herausforderung, einen Defibrillationstherapieentscheidung auf einem den Oberflächen-EKG sehr vergleichbarem Signal durchführen zu müssen. Diese Signale sind von vielen Faktoren, wie z.B. extern eingekoppelte Störungen, Muskelpotentialen, Lageänderungen des Patienten, Bewegungsartefakten etc. beeinflusst, so dass aktuelle Systeme nur eine eingeschränkte Sensitivität und Spezifität hinsichtlich der Defibrillationstherapie aufweisen. Wird ein solcher Defibrillator erfindungsgemäß realisiert, so wird vor einer Therapieentscheidung bei hinreichendem Verdacht auf eine Therapienotwendigkeit das oder die EKG-Signale an des Cloud-basierte Auswertesystem gesendet, werden diese Signale mit erheblich komplexeren Algorithmen bewertet und innerhalb kürzester Zeit wird die Therapieentscheidung des Implantates bestätigt oder widerrufen. Auch hier kann im Falle einer Unterbrechung des 5G-Netzwerkes mit der Grundversorgungseinheit eine Grundfunktion des Defibrillators sichergestellt werden.
• Die Erfindung ermöglicht vollkommen neue, komplexere Möglichkeiten der Steuerung- und Auswertung von Medizinprodukten, insbesondere aktiven Implantaten aufgrund der erfindungsgemäßen Netzwerkanbindung. Mittels der Grundversorgungseinheit kann die Grundfunktion des jeweiligen medizinischen Geräts mit Vorteil sichergestellt werden.

Claims (1)

1. Medizinisches Gerät (110), aufweisend: - eine Einheit, die dazu ausgelegt ist, zumindest eine Funktion auszuführen, die aus der Gruppe der folgenden Funktionen ausgewählt ist: Auswertung von Signalen, Therapi eabgabe, - eine Schnittstelle zu einem Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, unmittelbar oder mittelbar mit dem Netzwerk zu kommunizieren, wobei das medizinische Gerät (110) weiterhin so ausgelegt ist, dass über die Netzwerkkommunikation direkt oder indirekt Einfluss auf die mindestens eine Funktion genommen werden kann, und - eine Grundversorgungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Grundfunktion des medizinischen Gerätes (110) sicherzustellen, falls die Netzwerkkommunikation während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des medizinischen Geräts (110) unterbrochen ist.

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