THEMEN DER ZEIT

IT-Sicherheit: Wenn Hacker helfen

Dtsch Arztebl 2017; 114(3): A-78 / B-67 / C-67

Schulz, Christian; Liphardt, Anna-Maria; Tutein, Gunther; Tobola, Andreas; Pickert, Nils; Hueber, Axel

Auch in Zeiten, in denen russische Hacker-Angriffe die US-Wahlen beeinflusst haben sollen, kann man dennoch über die Potenziale der Hacker für den Gesundheitsbereich nachdenken.

Foto: iStockphoto
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Der Begriff „Hacker“ ist negativ besetzt, daher wirkt es kontraintuitiv, Menschen, die gesellschaftlich und medial als Computer-kriminelle bezeichnet werden, in den Forschungs- und Innovationsprozess im Gesundheitswesen einzubeziehen. Angesichts der vielen Herausforderungen in unserem Gesundheitswesen ist es aber erforderlich, dieses Klischee der Hacker-Definition zu hinterfragen, um wichtige Potenziale im Innovationsprozess zu nutzen. Denn gerade „Hacker“ in ihrem ursprünglichen Sinn können als Treiber des Fortschritts von Technologien verstanden werden. So pocht die Geburtsstätte des Begriffs, der Modelleisenbahnclub des MIT (Massachusetts Institute of Technology, Boston, USA), noch heute darauf, dass ein Hacker jemand ist, der durch seinen Einfallsreichtum intelligente Problemlösungen erarbeitet (http://tmrc.mit.edu/hackers-ref.html).

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Auch unter einem Hack versteht man nicht etwa das illegale Eindringen in Computer („cracking”), sondern vielmehr ist es die anerkennende Beschreibung des Aktes selbst, der dabei „getränkt ist von Innovation, Stil und technischer Virtuosität“*. Was als Hack mit oft spielerischer Interaktion mit der damals neuen Kommunikationstechnologie begann, kann als Quelle für viele Innovationen angesehen werden. So waren Hacker die Pioniere bei der Entwicklung eines Personal Computer, da sie diese Technologie auch abseits von großen Universitäts-computern für sich nutzen wollten*. Diese teilweise unkonventionelle Herangehensweise an Technologie und die Freiheit, sich mit Neugier und Kreativität, aber vor allem ohne betriebswirtschaftliche Zwänge und sonstige Beschränkungen dem Entwicklungsprozess hinzugeben, ist charakteristisch für einen Hacker und beschleunigt den Innovationsprozess im Vergleich zur herkömmlichen Entwicklung.

Aktuell scheint sich die negative Konnotation des Begriffes Hacking zu verändern, weiter auch der starke Bezug zu Kommunikationstechnologie. Denn das Hacking ist keineswegs begrenzt auf Netzwerke und Computer. So entdecken gerade viele moderne Hacker für sich Felder im Bereich der Biologie und der Medizin. Ihre spielerische, kreative und unkonventionelle Art, sich mit Technologien auseinanderzusetzen, zeigt auch hier, dass sie als potenzielle Innovationspartner ernst genommen werden sollten.

Intensive Kollaboration

Nicht nur in der Entstehung von Start-ups äußert sich dies, sondern auch führende Pharmaunternehmen erkennen diesen Trend und interagieren im Rahmen ihrer „Open Innovation Initiativen“ mit Hackern. Als Beispiel für solch eine intensive Kollaboration kann Roche Frankreich angesehen werden, die zusammen mit einer Pariser Hacker-Community (La Paillasse) ein gemeinsames Forschungsprojekt „Epidemium“ im Bereich Onkologie und Big Data initiiert haben und dabei interessante, offen zugängliche Ergebnisse erzielen konnten.

Zur Rolle von Hackern in der pharmazeutischen Industrie äußerte sich Niclas Nilsson (Head of R&D Open Innovation, Leo Pharma, DK) wie folgt über seine persönlichen Pläne, mit diesen in Zukunft zu interagieren: „(. . .) we are going to do this, it is a question of how and when, not if.“

Inspiriert durch diese neuen Trends und angetrieben durch eigene Forschungsprojekte im Bereich der Evaluierung körperlicher Aktivität von Arthritis-Patienten organisierte ein Personenkreis aus der Medizinischen Klinik 3 des Universitätsklinikums der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, dem Fraunhofer Institut für integrierte Schaltungen, Spirit Link Medical GmbH und mehreren engagierten Hackern aus der Region Erlangen einen „Hackathon“. Unter einem Hackathon (Mischwort aus „Hacking“ und „Marathon“) versteht man eine Veranstaltung, bei der sich die Teilnehmer in mehreren interdisziplinären Teams einer Herausforderung stellen und diese in kürzester Zeit – typischerweise an einem Wochenende – in Form eines Prototypen lösen müssen. Dabei arbeiteten für 24 Stunden 35 Personen bestehend aus Tüftlern, Programmierern, Medizin- und Medizintechnikstudierenden sowie Ärzte, Sportwissenschaftler, Betriebswirten und Physiker in kleinen Teams intensiv zusammen.

Activity Tracker im Visier

Ausgangspunkt der Fragestellung war die Verwendbarkeit und Auswertbarkeit handelsüblicher Fitness- und Activity Tracker wie Fitness-Armbänder, Sportuhren oder Smartphone-Applikationen. Diese Tracker sind mit Sensoren ausgestattet und erlauben daher den Einblick in unterschiedlichste „Fitness-Parameter“, so zum Beispiel die Anzahl der Schritte, die zurückgelegte Entfernung, aber auch Puls, Schlafeffizienz und Kalorienverbrauch. Fraglich ist aber, inwieweit handelsübliche Geräte verlässliche Daten liefern können und die gemessenen Parameter zu einer medizinischen, validierten Beurteilung herangezogen werden können. Sicherlich ist dieser Anwendungsbereich nicht der Anspruch vieler Hersteller, da diese oft bewusst die strenge Zertifizierung als Medizinprodukt vermeiden und ihre Produkte als Lifestyle-Produkte vermarkten. Nichtsdestotrotz scheint die Durchdringung in der Bevölkerung durch Activity-Applikationen in Smartphones und Uhren steigend und die Aktivitätsmessung vermehrt medizinisch thematisiert.

Die Herausforderung des Hackathon bestand darin, einige ausgewählte Systeme auf ihr Potenzial zur validen Datenerhebung für medizinische Zwecke hin zu überprüfen. Besonders interessant dabei war es, die bestehenden Systeme bezüglich der zur Verfügung gestellten Primär- und Rohdaten und möglichen Limitierungen zu evaluieren. Ziel war es, einen sehr nahen Praxisbezug zu konkreten Problemstellungen aus der rheumatologischen Forschung wie Bewegungsaktivität (metabolisches Äquivalent) herzustellen. Dies erforderte teilweise die Anpassung und Optimierung von Messverfahren. Folglich wurden die Teilnehmer also bewusst dazu animiert, selbst Hacker zu werden und technische Eingriffe in die Geräte und ihre Software vorzunehmen.

Im Verlauf des Hackathon zeigte sich, dass selbst Geräte, für die die Hersteller vermeintlich die Details zur Software- oder Algorithmusprogrammierung zur Verfügung stellten, nur bedingt zum Einsatz in der medizinischen Forschung geeignet sind. Meist war bei diesen Geräten ein offener Zugriff Dritter auf die Daten, deren Verarbeitung oder gar eine eigene Entwicklungsschnittstelle nicht vorgesehen. Trotz der intensiven Zusammenarbeit von Medizinern und Teilnehmern mit technischem Hintergrund war es diesen somit weitestgehend nicht möglich, die Geräte den spezifischen klinischen Anforderungen anzupassen und die konkreten Daten auszulesen. Dies ist ein ernüchterndes Ergebnis angesichts des großen Potenzials und der verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von Aktivitätssensoren im klinischen Alltag und klinischer Forschung. Das eigentliche Potenzial der anwesenden Hacker wurde im Verlauf der Veranstaltung jedoch sichtbar. Einige Gruppen erkannten die Limitierung der vorgegebenen Tracker sehr schnell und adaptierten ihre Strategie hin zur Entwicklung eigener Hardware. Die dabei entstandenen Produkte wiesen zwar allenfalls den Charakter eines Prototyps auf, erfüllten jedoch auf eine kreative, simple und eindrucksvolle Art und Weise ihren Zweck. Es kann also von einem Hack im ursprünglichen Sinn gesprochen werden.

Diese Fähigkeit, bestehende Systeme zu verstehen und zu evaluieren, sie nach den eigenen Anforderungen anzupassen und gegebenenfalls vollständig zu improvisieren, können Hebel sein, um Forschungsprozesse zu beschleunigen und gleichzeitig Kosten zu senken. Moderne Fertigungsmethoden wie 3-D-Druck, modulare Sensoren und Mikrocontroller gehören dabei zu den fundamentalen Bausteinen.

Um all diese neuen Trends auch im Gesundheitswesen optimal nutzen zu können, erscheint die interdisziplinäre, kreative und experimentelle Herangehensweise unerlässlich. Genau hier setzt ein Hackathon an und sollte nicht an seinen unmittelbaren Ergebnissen bewertet werden. Vielmehr gibt dieses Format die Möglichkeit, neue Fähigkeiten zu erlernen, bestehende Fähigkeiten und Wissen mit anderen zu teilen, aber auch Sichtweisen und Anforderungen anderer Fachrichtung zu erlangen und zu berücksichtigen. Dass ein solches Wochenende auch darüber hinaus Früchte tragen kann, demonstriert die Tatsache, dass es einzelnen wissenschaftlichen Projekten zwischen Medizinern, Sportwissenschaftlern und Elektroingenieuren als Ausgangspunkt diente.

Weitere Hackathons geplant

Seit dem Hackathon entwickelte sich die Erlanger Hacker-Gemeinde rund um den teilnehmenden Personenkreis beachtlich weiter. Die „Health Hackers Erlangen“ (www.healthhackers.de) organisieren regelmäßige Veranstaltungen, mit dem Ziel, neue Technologien und ihre Auswirkungen auf das Gesundheitswesen zu beleuchten und in einem interdisziplinären Rahmen zu diskutieren. Neben ersten kleineren Projekten sind auch weitere Hackathons geplant. Dies erfolgt in enger Zusammenarbeit und Unterstützung der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, dem Universitätsklinikum Erlangen, dem Fraunhofer Institut für integrierte Schaltung, Spirit Link Medical GmbH und dem Medical Valley Center Erlangen.

Christian Schulz, Dr. Sportwiss. Anna-Maria Liphardt, Gunther Tutein, Andreas Tobola, Dr. Nils Pickert, Dr. Dr. med. Axel Hueber

*Levy, S. (2001). Hackers: Heroes of the computer revolution (Vol. 4). New York: Penguin Books.

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