Holistische Entwicklung leistungsfähiger 6G Vernetzung für verteilte medizintechnische Systeme (6G-Health)

Die Forschung und Entwicklung im Bereich 6G, einer der Schlüsseltechnologien für Anwendungen und Infrastruktur im Gesundheitssektor des kommenden Jahrzehnts, steht im Mittelpunkt des Projekts 6GHealth. In der Vision einer medizintechnischen 6G-Infrastruktur eröffnen sich neue Perspektiven durch eine effiziente und sichere Erfassung, Verarbeitung, Übertragung und Nutzung von Daten. Dieses Teilvorhaben widmet sich der Erforschung und Entwicklung von energieeffizienten, kostengünstigen Kommunikationstechnologien für medizinische Sensornetzwerke wie etwa Body-Area-Networks. Das Ziel ist die Anpassung von nachrichtentechnischen Verfahren für die höchsteffiziente Datenübertragung medizinischer Sensordaten auf Basis von Event-basierten Signalerfassungs- und Kommunikationskonzepten. Dies soll die kontinuierliche Überwachung von Patientendaten, deren Umgebung oder anderer Parameter mit kostengünstigen Sensoren ermöglichen, wobei deutlich längere Batterielaufzeiten realisiert werden können als heute mit komplexen Kommunikationsstandards möglich. Die drei wesentlichen Herausforderungen dieses Teilvorhabens lauten wie folgt: Erstens müssen neuartige, flexible Methoden zur Event-basierten Signalerfassung medizinischer Daten erarbeitet werden. Zweitens gilt es die Umsetzung der erfassten Signale auf effiziente nachrichtentechnische Verfahren zu designen und Drittens soll die komplexe Signalverarbeitung am Empfänger für Event-basierten Kommunikationssignale erforscht und umgesetzt werden. 

Gegenstand des Teilvorhabens ist die Erforschung innovativer Konzepte für medizinische Sensornetzwerke wie etwa Body-Area-Networks. Dabei werden zunächst die relevanten medizinischen Anwendungsfälle identifiziert und im Hinblick auf die Anforderungen der Sensorkommunikation analysiert. Darauf basierend erfolgt dann die grundlegende Erforschung von flexiblen Event-basierten Signalerfassungsmethoden für verschiedene medizinische Sensorsignale. Für eine Auswahl an medizinischen Daten wie etwa EKGSignale werden Verfahren für die effiziente Signalerfassung ausgelegt und im Hinblick auf ihre Energieeffizienz und Darstellungsqualität untersucht. Basierend auf diesen Signalerfassungsverfahren wird dann am Design und der Implementierung von Event-basierten Sendeverfahren für energieeffiziente, kostengünstige und bandbreiteneffiziente Sensorkommunikation gearbeitet. Zunächst werden die grundlegenden Verfahren für die Abbildung und Kompression von Events auf Kommunikationssignale untersucht. Im Anschluss erfolgt dann das Design der Kommunikationsverfahren für die ausgewählte Signalerfassung und Abbildung. Darauf basierend werden dann intelligente Empfangs- und Rekonstruktionsverfahren an der Basisstation mittels Verfahren des maschinellen Lernens entwickelt. Dabei geht es zum einen um die Detektion und Rückgewinnung der Sensorevents aus den empfangenen Daten und zum anderen um die Rekonstruktion der zu Grunde liegenden medizinischen Daten. Abschließend werden die erarbeiten Verfahren zu einem Sensornetzwerkdesign zusammengefügt, welches die Verarbeitung am Sensor und die Algorithmen an der Basisstation umfasst.

Die Entwicklung neuer Funktechnologien und -konzepte für 6G ist weltweit Forschungsgegenstand. Das Projekt wird einerseits neue Erkenntnisse im Bereich der Grundlagenforschung hervorbringen und andererseits praxisnahe Verfahren und Modelle in Form von konkreten Lösungsansätzen. Somit können die erzielten Ergebnisse sowohl von weiteren Forschungseinrichtungen als auch von der industriellen Forschung und Standardisierung für die Definition von 6G Kommunikationssystemen aufgegriffen werden. 6G-Health hat das Ziel die ganzheitliche Entwicklung von 6G-Konzepten für die Medizintechnik voranzutreiben, wobei dieses Teilvorhaben mit dem Schwerpunkt der medizinischen Sensornetzwerke beiträgt. Das Teilprojekt wird dazu beitragen, die erzielten Lösungsansätze und Erkenntnisse für eine wissenschaftliche und wirtschaftliche Verwertung vorzubereiten. Die gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse werden auf internationalen wissenschaftlichen Tagungen und Workshops präsentiert und in international renommierten Fachzeitschriften publiziert. Damit dient dieses Teilprojekt sowohl der Entwicklung von Grundlagen als auch deren Transfer zur Nutzung in Industrie und andere Forschungszweige. Eine Verwertung in Form von Ausgründungen (Start-Ups) oder einer Lizensierung an Dritte ist möglich. Zudem dienen Forschungsprojekte an einer Universität der Ausbildung qualifizierter Ingenieure. Für die Nachwuchsförderung wird das Projekt in Vorlesungen und studentischen Projekte aufgenommen. Mitarbeiter des Projekts können die erworbenen Kenntnisse im Anschluss an ihre Ausbildung in die Industrie einbringen. Sie stehen als höchstqualifizierte Mitarbeiter dem Arbeitsmarkt zur Verfügung und stärken den Wirtschaftsstandort Deutschland nachhaltig. 

Weitere Informationen:

https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/6g-health

Details

Laufzeit: 10/2022 - 10/2025
Förderung:Bundesministerium für Bildung und Forschung
Vorgänger:Open 6G Hub

Beteiligte Mitarbeiter

Zuletzt aktualisiert am 09.12.2022 von Admin
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