Fitness-Daten in der Blockchain: Ein Fallbeispiel zur Digitalen Laufbandplattform

Unser Gesundheitswesen braucht Digitalisierung

Das deutsche Gesundheitssystem gehört zu den teuersten weltweit. Es ist in vielen Bereichen ineffizient, ineffektiv und intransparent gestaltet. Zwar gäbe es zahlreiche Möglichkeiten, Kosten einzusparen, diese werden aber bisher kaum genutzt. Gleichzeitig führt der medizinisch-technische Fortschritt, zusammen mit der demografischen Entwicklung, zu steigenden Kosten, so dass eine langfristige Finanzierung zunehmend schwierig wird.

Um das Gesundheitssystem transparenter und effizienter zu machen sowie von den vielfältigen technologischen Möglichkeiten zu profitieren, wären digitale Patientenakten für alle Bürgerinnen und Bürger und eine Vernetzung aller Beteiligten von entscheidender Bedeutung. Die derzeit noch immer mangelhafte Digitalisierung führt zu einer Verschwendung von Milliarden Euro und verursacht vermeidbare Behandlungsfehler. Wertvolle Daten für Diagnose, Therapie und klinische Forschung liegen ungenutzt in Kliniken und Arztpraxen brach.

Daten gehören in die Hand von Patienten und Nutzern

Klar ist: Eine intelligente Vernetzung würde das Gesundheitssystem leistungsfähiger machen und Kosten einsparen. Aber zwölf Jahre nach der offiziellen Einführung sehen Kassen und Ärzteverbände das Projekt der elektronischen Gesundheitskarte überwiegend als gescheitert an. Über 1,7 Milliarden Euro wurden bisher investiert, aber von den versprochenen Vorteilen ist bislang kaum etwas zu spüren.

Neben vielen Diskussionen im Detail ist die entscheidende Frage bisher ungelöst: Wie können sensible Patientendaten sicher gespeichert und möglichst einfach nutzbar gemacht werden? Nach zahlreichen Cyber-Angriffen der letzten Jahre sind viele Experten einig darin, dass eine zentrale Datenspeicherung langfristig scheitern wird. Notwendig ist eine patientenzentrierte Datenhaltung, bei der der Einzelne tatsächlich die Kontrolle über seine Daten behält.

Die Blockchain ermöglicht sichere Daten und Innovation

Die Blockchain-Technologie hat das Potenzial, den Gesundheitssektor zu revolutionieren, indem es die Gesundheitsdaten der Bürger zum Kern eines Ökosystems macht. Einerseits stellt die Blockchain sicher, dass die Daten vor unberechtigten Zugriffen und Manipulation sicher und gleichzeitig stets verfügbar sind. Andererseits sorgt die Blockchain für Innovation: Anwendungen werden von Daten getrennt. Jeder kann eigene Apps entwickeln und mit den Daten in der Blockchain arbeiten. Alle spielen nach den gleichen Spielregeln, die öffentlich zugänglich sind.

Die Blockchain kann auch Fitness- und Aktivitätsdaten verwalten

Noch spannender wird es, wenn die Blockchain nicht nur für klassische Gesundheitsdaten genutzt würde, die etwa beim Arzt entstehen, sondern auch im Alltag: Viele Menschen erheben mit ihrem Smartphone, speziellen Wearables (z.B. Apple Watch) und modernen Geräten (z.B. digitale Waagen) zahlreiche Gesundheits- und Aktivitätsdaten: Anzahl Schritte, Gewicht, Durchschnittspuls, Körpertemperatur und vieles andere. Aber auch diese Daten liegen – wie die medizinischen Daten von Ärzten und Krankenhäusern – in isolierten Systemen, die nicht miteinander kommunizieren können. Der Nutzer hat nicht die volle Kontrolle über seine Daten und kann sie auch nicht einfach anderen zur Verfügung stellen, etwa seinem Hausarzt.

In einer Blockchain könnten diese Daten verschlüsselt und sicher gespeichert werden. Der Nutzer kann entscheiden, was mit seinen Daten passiert und wem er Zugriff darauf gewährt. Die Blockchain sorgt dafür, dass alle Regeln eingehalten werden.

Fallbeispiel: Laufbandplattform

In Kooperation mit Jürgen Mennel (Ex-Vizeweltmeister über 100 km) und der Open Innovation Platform digital@bw, die zur Stabsstelle der Digitalisierung der Landesregierung Baden-Württemberg gehört (Innenministerium), haben wir uns Gedanken gemacht, wie eine Umsetzung der Blockchain-Technologie in einem Fallbeispiel konkret aussehen könnte.

Die Ausgangssituation: Zum Start der Open Innovation Platform wird am 27.07.2018 eine Auftaktveranstaltung am Fraunhofer Institut in Stuttgart durchgeführt. Teil dieser Veranstaltung ist ein sogenannter Laufbandwettbewerb, der auf einer digitalen Laufbandplattform durchgeführt wird, die gemeinsam mit dem Hochleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart, dem Fraunhofer-Institut und anderen Beteiligten entwickelt wurde. Die Laufbandplattform analysiert die Vitalparameter der Teilnehmer und bereitet die durch den Laufsport anfallenden Vitaldaten auf, so dass für die Probanden konkrete Hilfestellungen für medizinische Erkrankungen gegeben werden können.

Grundlage unserer Lösung ist eine offene Blockchain, auf der die Teilnehmer und deren Daten verschlüsselt und dezentral gespeichert werden. Folgende Aspekte könnten über die Blockchain realisiert werden:

• Registrierung: Über eine App registrieren sich die Teilnehmer und organisieren sich in Gruppen. Die Registrierung ist anonym möglich. Jeder Teilnehmer erhält eine eindeutige ID, z.B. in Form eines Barcodes.
• Anamnese: Um jedem Teilnehmer ein individuelles Programm und zielgerichtete Gesundheitsempfehlungen geben zu können, beantworten die Teilnehmer in der App eine Reihe von Fragen zu ihrem Gesundheitszustand und geben bestehende Krankheiten an (etwa Diabetes 2).
• Anmeldung: Auf dem Laufband melden sich die Teilnehmer mit ihrer ID an, indem sie den Barcode vor einen Scanner halten. Das System erkennt die Teilnehmer und kann das passende Programm für den Laufbandwettbewerb starten.
• Datenerfassung: Während des Laufs werden durch die Laufbandplattform zahlreiche Vitaldaten erhoben. Diese werden mit der individuellen ID des Teilnehmers verknüpft und in der Blockchain gespeichert. Alternativ – insbesondere, wenn es um umfangreichere Datensätze geht – werden die Daten dezentral im IPFS (Interplanetary File System) abgelegt und lediglich ein verschlüsselter Link zu dem Datensatz in der Blockchain gespeichert.
• Auswertung: Der Teilnehmer erhält in der App eine individuelle Auswertung und Empfehlung, basierend auf seinem Gesundheitsstatus und den erfassten Vitaldaten der Laufbandplattform.
• Datenfreigabe: Der Teilnehmer kann sich entscheiden, seine Daten an ausgewählte Mediziner oder Sportwissenschaftler weiterzugeben. Hierzu gibt er in der App die eindeutige ID des Nutzers, z.B. seines Arztes, ein. Der Arzt kann über seine App die Daten einsehen und in seine Therapieempfehlung einfließen lassen.

Neben der sicheren Datenhaltung in der Blockchain und der vollständigen Kontrolle der eigenen Daten durch den Nutzer würde ein solches System Innovationspotenziale freisetzen: Kooperationspartner und andere Parteien könnten Anwendungen entwickeln, die die Daten in der Blockchain analysieren. Hersteller von Medizinprodukten könnten ihre Geräte mit der Blockchain verbinden und selbst Daten dort ablegen. Krankenkassen könnten die Blockchain nutzen, um ihren Mitgliedern Anreize für gesundheitsbewusstes Verhalten zu geben. Ein wachsendes Ökosystem würde entstehen, von dem alle Beteiligten profitieren. All dies ist nur möglich, weil die Blockchain niemandem gehört, von allen gemeinsam kontrolliert wird und keiner allein seine Interessen durchsetzen kann.

Big Data ermöglicht Künstliche Intelligenz (KI)

Wenn viele Menschen an einem solchen System teilnehmen, werden neue Potenziale freigesetzt: So könnte ein Arzt die Symptome von Patienten in ein System eingeben und als Ergebnis die wahrscheinlichste Diagnose und einen Vorschlag für die beste Behandlung erhalten – basierend auf Daten von Millionen anderer Personen und der aktuellen medizinischen Forschung. Die Wahrscheinlichkeit von Fehldiagnosen und suboptimalen Behandlungen würde drastisch abnehmen.

Der Fortschritt der KI-Systeme basiert vor allem auf der Verfügbarkeit großer Mengen an Daten. Die Daten werden benötigt, um Algorithmen zu trainieren (Maschinelles Lernen) und sind daher Voraussetzung für die Entwicklung von KI-Systemen in der Medizin. Hierfür muss ein Zugang zu den Daten geschaffen werden. Die Blockchain könnte der Schlüssel für den Datenaustausch im Gesundheitswesen über alle Sektoren und Informationsquellen hinweg sein.

Wo geht die Reise hin?

Die auf der Blockchain-Technologie basierende Kryptowährung Bitcoin existiert bereits seit 2009 und wurde bis heute nicht gehackt, trotz unzähliger Versuche. Die Blockchain-Technologie hat also ihre Feuertaufe längst bestanden. Unternehmen, Regierungen und Startups entwickeln mit Hochdruck Blockchain-Lösungen und Geschäftsmodelle. In der Gesundheitsbranche steht die Technologie aber noch am Anfang.

Wie es gehen kann, zeigt heute bereits Estland: Während hier die Digitalisierung der Verwaltung mit kleinsten Schritten und meist zögerlich umgesetzt wird, ist Estland ein Digital-Pionier: Die meisten estnischen E-Government-Anwendungen basieren auf dem Blockchain-Prinzip oder werden sukzessive auf dezentrale Systeme umgestellt. Im Gesundheitswesen sorgt die Blockchain-Technologie bereits heute dafür, dass die Datensicherheit in Estland gewährleistet wird.

Angesichts des Debakels, das sich bei der elektronischen Gesundheitskarte anbahnt, sollte auch Deutschland die Chance nutzen und die geplante Telematikinfrastruktur auf Basis der Blockchain neu denken.