Die Erfassung medizinische Daten erfolgt heute patientennah, oft per Bluetooth Low Energy. Direkt am oder im Körper aufgenommen gelangen die Messwerte per Funk an ein Empfangsgerät, etwa ein spezielles Monitorgerät oder ein handelsübliches Smartphone. Ebenso lassen sich medizinische Geräte direkt über Funk steuern, wie es häufig bei implantierten Blutzuckermessgeräten, Insulinpumpen oder Herzschrittmachern der Fall ist. Hier ist Bluetooth Low Energy (BLE) ein erfolgversprechender und in der Praxis bereits eingesetzter Ansatz zur sicheren Datenübertragung.

Herausforderungen für die Datenübertragung

Bild 1: Bluetooth Low Energy erobert das Feld der drahtlosen Kommunikation in der Medizintechnik, wo Blutzuckermessgeräte, Blutdruckmesser oder Herzschrittmacher per BLE Mess- und Steuerungsdaten austauschen.

Bild 1: Bluetooth Low Energy erobert das Feld der drahtlosen Kommunikation in der Medizintechnik, wo Blutzuckermessgeräte, Blutdruckmesser oder Herzschrittmacher per BLE Mess- und Steuerungsdaten austauschen.

Obwohl Bluetooth als Standard bereits seit 1999 existiert, sind Anwendungen in der Medizintechnik erst in neuerer Zeit zu beobachten. Dies liegt an den besonderen Herausforderungen, die die Übertragung von Patientendaten mit sich bringt. Zuverlässigkeit, Sicherheit und Effizienz sind Kernanforderungen, die die drahtlose Kommunikation erfüllen muss und welche in der Vergangenheit Hemmschwellen für Bluetooth in der Medizintechnik bedeuteten.

Eck-Daten

Medizinische Geräte kommunizieren immer häufiger über Bluetooth Low Energy. Technische Verbesserungen haben mittlerweile die Reichweite und Signalstärke der Transceiver wesentlich erhöht. Ein Flaschenhals dabei ist allerdings, dass sich Bluetooth-Geräte oft begrenzte Kanalkapazitäten und Frequenzen teilen müssen. Im Beitrag erläutert Exco am Beispiel einer kontinuierlichen Blutzuckermessung die Stärken von BLE und was hinsichtlich Datenaufkommen, Stromverbrauch und Sicherheit zu beachten ist.

Frühe Funkanwendungen waren noch sehr störanfällig, sodass Informationen nicht zu jeder Zeit abrufbar waren oder die Gerätesteuerung nicht reagierte. Doch eine zuverlässige störungsfreie Datenübertragung ist das A und O für Anwendungen in der Medizintechnik. Der Bluetooth-Standard erreicht diese Anforderung sehr wirksam dadurch, dass die Kommunikation verteilt und abwechselnd über viele verschiedene Kanälen erfolgt (Channel-Hopping).

Technische Verbesserungen haben zudem Reichweite und Signalstärke der Bluetooth-Transceiver wesentlich erhöht. Problematisch wird es jedoch, wenn sich viele Bluetooth-Geräte an häufig frequentierten öffentlichen Orten die begrenzten Kanalkapazitäten und Frequenzen teilen müssen. Die Folge wären Verbindungsprobleme und ein stockender Datentransfer.

Tabelle 1: Wesentliche Leistungsdaten von BLE (Bluetooth Low Energy).

Tabelle 1: Wesentliche Leistungsdaten von BLE. Exco

Unter Ausschluss der Öffentlichkeit

Sicherheit betrifft den Schutz vor dem Zugriff unbefugter Dritter. Hierbei ist nicht nur der direkte manipulative Zugriff gemeint, der insbesondere in bösartiger Absicht bei Geräten wie Insulinpumpen oder Herzschrittmachern zum Tod des Patienten führen kann, sondern auch der Schutz von sensiblen Patientendaten. Bluetooth 4.2 implementierte Ende 2014 ein maßgeblich verbessertes Sicherheitskonzept, das die bekannten Schwachstellen adressiert. Im Herbst 2017 aufgedeckte Sicherheitslücken wie die Blueborne-Schwachstellensammlung zeigten allerdings, dass zusätzliche Sicherheits-Maßnahmen bei besonders kritischen Funktionalitäten  empfehlenswert sind, insbesondere um ein ausreichendes Maß an Schutz für die Patienten zu erreichen.

Im Wesentlichen gibt es zwei Arten der Kommunikation: das Senden an alle Geräte der Umgebung (Broadcasting) sowie die wechselseitige Point-to-Point-Kommunikation (P2P) zwischen zwei Geräten. Weil Datenübertragung per Funk immer die gesamte Umgebung versorgt, wo jeder Empfänger mithören kann, sind die Daten in geeigneter Weise zu verschlüsseln. Bluetooth verwendet je nach Sicherheitsstufe zur Verschlüsselung AES (Advanced Encryption Standard) oder das noch sicherere, aber aufwändigere ECDH-Verfahren (Elliptic Curve Diffie Hellman).

 

Worin sich BLE vom klassischen Bluetooth unterscheidet und ein konkretes Anwendungsbeispiel zeigt der Beitag auf der nächsten Seite.

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