In der Vergangenheit hat sich die Medizinbranche bei der diagnostischen Beurteilung von Patienten auf manuelle analoge Testmethoden verlassen. Angesichts der unglaublichen Innovationen im Gesundheitswesen durch Elektronik und Sensortechnologie sind neue und präzisere Methoden auf dem Vormarsch. Sensortechnologie – eine von mehreren Komponenten in neuen Geräten zur Fernüberwachung von Patienten – erlebt im medizinischen Sektor einen starken Zuwachs.
Wie Geräte zur Fernüberwachung von Patienten die digitale Gesundheit revolutionieren
Zwar sind Kommunikations- und Computertechnologie für die Funktion elektronischen Diagnosewerkzeuge ebenso wichtig, doch die medizinische Sensortechnologie wurde speziell für kompakte und ferndiagnostische Lösungen im Gesundheitswesen entwickelt. Dieser Artikel befasst sich mit den gängigsten Sensortechnologien in elektronischen Diagnose- und Remotesystemen im Gesundheitswesen und soll dabei helfen, besser zu verstehen, welche wertvolle Rolle diese Sensortechnologien in der modernen Humanmedizin spielen.
Blutdruckmessgeräte
Bei uns allen wurde der Blutdruck noch manuell gemessen – mit einer händisch aufgepumpten Manschette und einem Stethoskop. Dies erfordert ein großes Maß an Übung, und es können jede Menge Fehler unterlaufen. Moderne Blutdruckmessgeräte verwenden eigens dafür konstruierte Blutdrucksensoren, die den Blutdruck des Patienten mit einer Auflösung messen, die selbst für das erfahrenste medizinische Fachpersonal nicht zu erreichen ist. Diese hochpräzisen Drucksensoren wurden extra so konstruiert und hergestellt, dass sie Drücke innerhalb der für Blut typischen Werte erfassen. Der Messbereich liegt in der Regel zwischen 0 und 200 mmHg, je nachdem, ob es sich um den systolischen oder den diastolischen Druck des Patienten handelt. Heute können Patienten ihren Blutdruck über den ganzen Tag hinweg messen und die Messwerte aufzeichnen. Sie können diese Daten dann virtuell an ihren Gesundheitsdienstleister übermitteln, um weitere Aufschlüsse über die eigenen Biodaten zu geben.
Blutzuckerwerte
Blutzuckerwerte sind für die körperliche Gesamtgesundheit extrem wichtig. Menschen mit Diabetes fällt es schwer, ihren Blutzuckerspiegel selbst zu regulieren. Sie müssen ihren Blutzuckerwert daher über den ganzen Tag hinweg überwachen. Mitte des 20. Jahrhunderts konnte der Blutzuckerspiegel nur mithilfe von auf Blutzucker reagierenden Chemikalien und einem kleinen Testkit getestet werden. Das machte die Selbstüberwachung des Blutzuckerspiegels zu einer herausfordernden Aufgabe. Heutzutage lassen sich moderne Blutzuckermesssysteme in einer Tasche verstauen und sind extrem mobil. Mit einem kleinen Piks am Finger können Patienten ihren Blutzuckerspiegel überall innerhalb weniger Minuten überwachen.
Doch vielleicht noch eindrucksvoller sind am Körper tragbare Blutzuckermonitore, die den Blutzuckerspiegel jederzeit messen können. Dann entfällt sogar der Piks in den Finger. Kontinuierliche Glukosemessgeräte (Continuous Glucose Monitors, CGMs) bestehen aus winzigen Elektrobauteilen und einer kleinen Nadel. Das ganze System kann vorübergehend dauerhaft am Patienten befestigt werden. Dieses Sensorsystem misst die Blutzuckerwerte kontinuierlich und überträgt die entsprechenden Daten anschließend zu einem Gerät in der Nähe, auf dem der Patient seinen Blutzuckerspiegel bei Bedarf jederzeit sehen kann.
Diese Geräte sind häufig mit Alarmgebern ausgestattet. So wird der Patient benachrichtigt, wenn sich der Blutzuckerspiegel gefährlichen Werten nähert, und zwar auch dann, wenn der Patient ihn gar nicht aktiv überwacht. Einige CGM-Systeme umfassen sogar Mikropumpensysteme, die automatisch basales Insulin verabreichen. Sie fungieren quasi wie eine Art künstlicher Bauchspeicheldrüse, um den Blutzuckerspiegel über den Tag hinweg automatisch zu regulieren.
Sensoren zur Blutdruckmessung sind hoch präzise. Es handelt sich dabei um speziell konstruierte Stromsensoren, mit denen sich die Glukose-Oxidasewerte messen lassen, wenn das Blut zuvor einem anwendungsspezifischen Reaktionsenzym ausgesetzt wurde. Bei diesen Sensortechnologien handelt es sich oft um proprietäre Kombinationen aus chemischen und elektrischen Systemen, die gemeinsam Echtzeit-Blutzuckerdaten erzeugen.
Blutsauerstoffwerte
Sauerstoff ist eines der wichtigsten Elemente für das menschliche Überleben. Genauer gesagt ermöglicht Sauerstoff während der Elektronentransportkette zellulärer Atmung die oxidative Phosphorylierung in der mitochondrialen Membran. Ohne Sauerstoff könnten die Zellen im Körper nicht funktionieren. Daher ist der Blutsauerstoffspiegel für die menschliche Gesundheit von entscheidender Bedeutung. Einige Patienten, vor allem solche mit respiratorischen oder hämatologischen Erkrankungen, neigen unter Umständen zu einem niedrigen Blutsauerstoffspiegel. Für den Patienten bedeutet das unmittelbare Lebensgefahr.
Der Blutsauerstoffspiegel lässt sich mithilfe speziell entwickelter Blutsauerstoffmessgeräte messen, die oft auch als Pulsoximeter bezeichnet werden. Diese Geräte können gleichzeitig den Puls und den Blutsauerstoffgehalt eines Patienten messen. Diese Messgeräte werden auf dem Finger des Patienten platziert. Mit einer bestimmten Frequenz wird Licht durch die Fingerspitze des Patienten geschickt, und eine Reihe von Fotodioden (Lichtsensoren) fangen das Licht auf der anderen Seite des Fingers auf.
Anhand der Analyse der angezeigten Lichtfrequenzen lässt sich der prozentuale Sauerstoffanteil im Hämoglobin des Patienten bestimmen, weil das aufgefangene Licht je nach Grad des im Blut absorbierten Sauerstoffs variiert.
EKG-Überwachung
Elektrokardiogramme (EKGs) sind eine Methode, um die Herzrhythmusmuster über einen bestimmten Zeitraum festzuhalten. Patienten mit Herz- oder neurologischen Problemen können über Fern-EKG-Überwachung Anomalien im Herzverhalten erkennen und Erkenntnisse über den Zustand der Herzfunktionen gewinnen.
Bei EKGs werden spezielle Elektroden am Körper des Patienten angebracht und überwachen direkt die bei der Herzbewegung erzeugten elektrischen Signale. Diese Elektroden verwenden analoge Frontend (AFE)-Sensoren, um kleinste Spuren eines vom Herzen erzeugten elektrischen Signals aufzufangen. Durch die direkte Messung dieser Signale lassen sich Leistung und Verhalten des Herzens präzise nachverfolgen. Darüber hinaus können einige moderne Smartwatches die Herzrhythmusmuster auch indirekt verfolgen. Dazu überwachen sie den Puls und zeichnen Unregelmäßigkeiten über einen längeren Zeitraum auf.
Fernüberwachung von Patienten im digitalen Gesundheitswesen
Digitale Gesundheitstechnologien revolutionieren die Genauigkeit und Konsistenz der Patientenversorgung auf der ganzen Welt. Insider Intelligence schätzt, dass mehr als 25 % der Patienten im Gesundheitswesen der USA bis zum Jahre 2025 von der Fernüberwachung Gebrauch machen werden – und dass diese Zahl über die nächsten Jahrzehnte hinweg noch wachsen wird. Spezialisierte Sensoren wie die in diesem Artikel besprochenen Druck-, Strom- Licht- und Elektrosensoren nutzen die chemischen und biologischen Systeme des Körpers, um bisher unmögliche Einblicke in die Gesundheit von Patienten zu gewinnen. Diese Erkenntnisse können dazu beitragen, kritische Episoden im Krankheitsverlauf bereits im Entstehen zu unterbinden, und führen zu einer allgemeinen Steigerung der Lebensqualität der Patienten.
Angesichts des Verschmelzens von medizinischen und technologischen Industriezweigen wird das digitale Gesundheitswesen die Gesundheit des Menschen noch über viele kommende Generationen hinweg fördern.
