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Durch COVID-19 rückte die zentrale Bedeutung von aktuellen Gesundheitsdaten für die Erkennung von infizierten und gefährdeten Personen in den Mittelpunkt des Interesses. Doch schon lange vor der COVID-19-Pandemie hatten Wearables und andere damit verbundene medizinische Geräte ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt, langfristige Daten zu liefern und so vor potenziellen Gesundheitsproblemen zu warnen. Aller Vorrausicht nach werden Wearables auch nach dem Ende der Pandemie weiterhin eine wichtige Rolle im Gesundheitswesen spielen. Wearables liefern kontinuierlich aktualisierte Messungen der primären Vitalparameter und tragen so dazu bei, die Zeit bis zur Behandlung zu verkürzen. Gleichzeitig entlasten sie das medizinische Personal von der Durchführung notwendiger, aber zeitaufwändiger Messungen, so dass es sich auf die Patientenversorgung konzentrieren kann. In diesem Artikel untersuchen wir, inwiefern Wearables eine effektive, langfristige Lösung für die Ermittlung wichtiger Patientendaten darstellen, die das medizinische Personal benötigt.

Die Bedeutung der Messung von Vitalparametern

Die Messung von Vitalparametern liefert den Medizinern in der Regel erste Hinweise auf Krankheiten oder chronische Gesundheitsprobleme. Deshalb beginnt jeder Besuch in einer Arztpraxis, Klinik oder einem Krankenhaus seit Jahrzehnten mit der Messung der primären Vitalparameter einer Patientin oder eines Patienten. Dazu gehören Körpertemperatur, Pulsfrequenz, Atemfrequenz und Blutdruck. Bei einigen Erkrankungen spielen andere physiologische Messgrößen eine wichtige Rolle, wie z.B. die periphere Sauerstoffsättigung (SpO2), die dann bei der Messung der Vitalparameter ebenfalls berücksichtigt werden.

Wenn Ärzte Veränderungen oder abnorme Messwerte in den primären Vitalparametern feststellen, erkennen sie aufgrund ihrer Erfahrung und Ausbildung die zugrunde liegenden Ursachen. Zu diesen Parametern zählen unter anderem:

• Die Körpertemperatur, die eine Reaktion des körpereigenen Immunsystems auf eine Infektion oder andere Erkrankungen widerspiegeln kann.
• Die Pulsfrequenz, die auf Probleme mit dem Herzen hinweisen kann.
• Die Atemfrequenz, die den allgemeinen kardiovaskulären Gesundheitszustand widerspiegelt und ein besonders wichtiger Indikator für mögliche kardiopulmonale Probleme ist.
• Der Blutdruck, der die Herz-Kreislauf-Gesundheit widerspiegelt und häufig auf ein breites Spektrum anderer Erkrankungen hinweist.

Die Messung der Vitalparameter wurde mit dem Verlauf der COVID-19-Pandemie immer wichtiger. Mediziner stellten fest, dass eine erhöhte Körpertemperatur als Folge der Immunreaktion des Körpers auf eine Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus, das die Krankheit verursacht, ein relativ zuverlässiger Indikator für COVID-19 ist. Infolgedessen fand die Messung der Körpertemperatur als Screening-Maßnahme für eine mögliche Infektion schnell eine weite Verbreitung. Die regelmäßige Überwachung aller Vitalparameter ist insbesondere für Personen wichtig, die aufgrund ihres Alters, chronischer Erkrankungen oder Störungen des Immunsystems als Risikogruppe gelten.

Bei Personen, die mit dem SARS-CoV-2-Virus infiziert sind, überwachen Ärzte eine Reihe von Vitalparametern, um das Fortschreiten der COVID-19-Erkrankung zu beobachten. So ist eine SpO2-Messung beispielsweise von entscheidender Bedeutung, um eine verringerte Sauerstoffsättigung zu erkennen, die damit zusammenhängt, dass die Infektion das Atmungssystem schädigen kann. Bei verminderter Sauerstoffsättigung, wie sie häufig bei COVID-19-Fällen auftritt, kann die Atemfrequenz ansteigen, wenn das Herz-Lungen-System versucht, sich mit mehr Sauerstoff zu versorgen. Da das weitere Fortschreiten der Erkrankung weit reichende Auswirkungen auf den Organismus des Menschen hat, ist eine ständige Überwachung der Vitalparameter eines Patienten unerlässlich.

Vitalparameter mit Wearable-Technologie messen

Für jeden dieser Vitalparameter sind Wireless-Technologien im Entstehen oder bereits im Einsatz, um Messungen der Vitalwerte über einen längeren Zeitraum und mit den erforderlichen Aktualisierungsintervallen durchzuführen. Wearables für Temperaturmessungen sind beispielsweise bereits in Krankenhäusern im Einsatz, insbesondere auf vielen Neugeborenenstationen, wo Säuglinge winzige drahtlose Temperatursensor-Patches tragen, mit denen das medizinische Personal die Körpertemperatur überwachen kann, ohne die kleinen Patienten zu stören.

Mit Hilfe von Smartwatches und Fitnessbänder mit integriertem Herzfrequenzmessgerät (HRM) können die Benutzer nicht nur einfache Herzfrequenzmessungen durchführen, sondern sie dienen auch als Ausgangsbasis für die weitere Erkennung anderer Gesundheitsprobleme. Die Ergebnisse einer Studie des Digital Health Startup Cardiogram und der University of California San Francisco (UCSF) zeigen, dass Vorhofflimmern oder andere Herzrhythmusstörungen bereits anhand von routinemäßigen Herzfrequenzdaten aus HRM-fähigen Smartwatches erkannt werden können. Weitere Studien von Cardiogram und UCSF ergaben, dass Herzfrequenzdaten einen Frühindikator für Diabetes oder Diabetesvorstufen darstellen können. Mit anderen Analysearten von Herzfrequenzdaten kann die Herzfrequenzvariabilität (HRV) gemessen werden, die auf physiologische Krankheitsbilder wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen und psychologische Faktoren wie Angst oder Depressionen hinweisen kann, von denen bekannt ist, dass sie sich auf Gesundheit und Wohlbefinden auswirken.

Mit denselben Arten von optischen Sensoren, die in HRM-fähigen Smartwatches und Fitnessgeräten verwendet werden, können mit anderen Analysetechniken SpO2, Atemfrequenz und Blutdruck abgeleitet werden, ohne dass separate Pulsoxymeter-Clips, Atembrustgurte oder Blutdruckmanschetten erforderlich sind. Ebenso können andere Wearable-Technologien und Messtechniken Elektrokardiogramme mit ausreichender Auflösung erstellen und Ärzte darauf aufmerksam machen, dass eingehendere Untersuchungen erforderlich sind.

Bei Langzeitstudien tragen Wearables dazu bei, die Einhaltung der Studienvorgaben durch Patienten zu gewährleisten, die nicht mehr in die Klinik gehen oder sich zuhause selbst an ein sperriges medizinisches Gerät anschließen müssen. Die Messergebnisse sind selbst in Anbetracht der Variabilität und der reduzierten Auflösung, die bei einigen Messungen mit tragbaren medizinischen Geräten häufig festgestellt werden, häufig ausreichend, um eine Frühwarnung an das medizinische Personal zu geben.

Nutzung von Schlüsselfaktoren für eine verbesserte Überwachung im Gesundheitswesen

Moderne Sensortechnologien und ausgeklügelte Analysemethoden sind nur ein Teil der Wearable-Technologie im Gesundheitswesen. Die übrigen Teile, die für die kontinuierliche Überwachung der Vitalparameter benötigt werden, sind jedoch leicht verfügbar. Entwickler von Wearable-Produkten können auf eine breite Palette von Wireless-Konnektivitätslösungen zurückgreifen, darunter Mikrocontroller mit integrierten Funksubsystemen für Bluetooth^® 5 und andere Konnektivitätsoptionen.

Wearable-Geräte können unter Verwendung von Standard-Sicherheitsmechanismen die Integrität und das hohe Maß an Datensicherheit gewährleisten, das für ihre Verwendung in der Informationskette des Gesundheitswesens erforderlich ist. Mit Hilfe von Wireless-Mikrocontrollern kann ein solches Wearable-Gerät Gesundheitsdaten sicher an mobile Geräte, lokale Netzwerke und sogar an die Cloud senden. Solche Bluetooth-fähigen Geräte bilden auch die Grundlage für Algorithmen zur Kontaktverfolgung, mit denen künftige COVID-19-Ausbrüche eingedämmt werden können, ohne dass die Privatsphäre oder die Sicherheit der Betroffenen beeinträchtigt wird. Solche und andere Geräte mit extrem niedrigem Stromverbrauch bieten die Funktionalität und Leistung, die zur Unterstützung anspruchsvollerer Algorithmen im Gesundheitswesen erforderlich sind und unterliegen den begrenzten Stromversorgungskapazitäten, wie es normalerweise bei konventionellen batteriebetriebenen Produkten der Fall ist.

Fazit

Durch ihre kompakte Größe und den Tragekomfort können Wearables unauffällige Messungen mit einer von Ärzten geforderten Aktualisierungsrate und Messdauer durchführen, ohne das medizinische Personal weiter zu belasten. Die zugrunde liegenden Wearable-Technologien und Analysefähigkeiten sind bereits vorhanden und ermöglichen die medizinische Versorgung von Menschen, die sich von der Pandemie erholen und effektivere, langfristige Lösungen für eine bessere Gesundheit und ein besseres Wohlbefinden suchen.