In den letzten Jahren hat sich der Trend zu Wearables im Bereich der Gesundheitstechnologie deutlich intensiviert. Das gilt vor allem für die Diagnose, Behandlung und Überwachung von Patienten mit Herzrhythmusstörungen und anderen Herzerkrankungen. In diesem Artikel zeigen wir, wie Fortschritte bei Antennen und Batterien neue, tragbare Lösungen zur Herzüberwachung für Zuhause und Krankenhauspatienten möglich gemacht haben.
Für mehr als nur das Laufband gut
Zu Beginn wurde tragbare Elektronik – sogenannte Wearables – für Gesundheitszwecke primär im Fitnessbereich eingesetzt. Sie richteten sich an Personen, die ihren Puls zur Ermittlung von Trainingsintensität und ‑effektivität im Blick behalten wollten. Zu den Platzhirschen unter den Anbietern dieser Geräte gehören Fitbit, Garmin und auch Apple. Mit diesen Wearables hatten Einzelpersonen direkt am Handgelenk Zugriff auf eigene Trainingsdaten und sportliche Leistungsdaten. Doch weitere Vorteile ergaben sich daraus nicht. Die moderne Sensor- und Stromversorgungstechnologie hat jedoch neue Möglichkeiten für Wearables im Gesundheitswesen eröffnet, insbesondere bei Erkennung, Überwachung und Vermeidung von Herzproblemen. In diesem Artikel befassen wir uns mit einigen dieser Möglichkeiten und den technologischen Fortschritten.
In einem Interview mit CNBC sagte der Apple-CEO Tim Cook Anfang 2019: „Wenn man in der Zukunft zurück blicken wird und sich fragt ‚Was war Apples größter Beitrag zur Menschheit?‘ wird es um Gesundheit gehen.“ Eine gewagte Behauptung von einem der größten Player der Computer- und Mobiltelefonbranche. Damals ging es Cook um die Chancen, die die noch junge Apple Watch ermöglichte, und die Veränderungen, die ein proaktives Gesundheitsmonitoring der wesentlichen Vitalzeichen in der Medizin verursachen könnte.
Langzeit-EKG neu gedacht
Das Konzept tragbarer Geräte zur Überwachung der Herzgesundheit ist nicht neu. Das von Norman J. Holter erfundene Langzeit-EKG gibt es schon viele Jahre. Es dient der Erkennung von Herzerkrankungen wie Arrhythmien über einen längeren Zeitraum als dies mit dem klassischen EKG möglich ist. Das hierzu verwendete Gerät ist für Personen mit periodischen Rhythmusstörungen gedacht, die nur gelegentlich auftreten. Das macht solche Erkrankungen oder deren Symptome in einer Praxis am stationären EKG schwer erfassbar. Das Wearable ist ein relativ kleiner Kasten, der am Gürtel oder um den Hals getragen und mit auf die Brust geklebten Elektroden verbunden wird. Das ist praktisch, aber dennoch störend, denn neben dem Kasten selbst gibt es auch die Elektroden und die Kabel, die alles miteinander verbinden. Damit eignet sich diese Technik vor allem für gezielte Untersuchungen, aber nicht für die dauerhafte Überwachung. Genau in diese Bresche springen moderne Wearables.
Akzeptanz unter Medizinern
Ältere Fitness-Uhren mit Pulssensoren konnten lediglich den Puls erkennen, aber nicht mehr. Ihre Sensoren basieren auf LED-Blitzen, die durch die Haut dringen und so den Blutfluss erkennbar machen. Von findigen Menschen erdachte Algorithmen verwenden die so gewonnenen Daten, um den Puls zu bestimmen. Das Resultat ist ein praktischer Indikator, aber kein genauer, medizinischer Messwert. Dank moderner Sensoren wurden Wearables von Apple, Fitbit, Samsung und anderen Anbietern um EKG-Funktionen erweitert. Die verbauten EKG-Sensoren sind erheblich genauer. So spricht Fitbit davon, dass der eigene EKG-Algorithmus Vorhofflimmern (ein unregelmäßiger oder zu schneller Puls) in 98,7 % der Fälle korrekt erkennt. Doch was sagen medizinische Fachleute zu dieser Behauptung?
Eine in der Zeitschrift „Trends in Cardiovascular Medicine“ veröffentlichte Untersuchung bestätigt die genannten Zahlen im Großen und Ganzen. Der Algorithmus der Apple Watch weist beispielsweise eine Sensitivität von 95,5 % auf. Tatsächlich hat sogar die US-Zulassungsbehörde für Medikamente und medizinische Produkte (FDA) der Apple Watch eine Zulassung der Klasse II für frei verkäufliche EKG-Sensoren erteilt. Wie ist es möglich, dass mit der Apple Watch und anderen Wearables solche Genauigkeiten erzielt werden?
Bei der Betrachtung der Apple Watch hilft ein Rückblick auf das Langzeit-EKG. Es nutzt mehrere auf die Brust geklebte Elektroden. Diese Elektroden messen die elektrischen Impulse des Herzschlags und leiten sie über Kabel an das Aufzeichnungsgerät weiter. Anschließend muss die Aufzeichnung von einer Fachfrau oder einem Fachmann analysiert und auf mögliche Signale hin untersucht werden. Bei der Apple Watch wird ein sogenanntes Einkanal-EKG erstellt. Als Kontaktpunkte dienen der Gehäuseboden und die Digital Crown. Die Messung wird an einen ausgeklügelten Algorithmus übergeben, der Unregelmäßigkeiten erkennen und auf Abweichungen von der Norm hinweisen kann.
Kontinuierliches Gesundheitsmonitoring zur Vorbeugung
Inwiefern ist das wichtig? Laut der erwähnten Untersuchung gehört Vorhofflimmern zu den wichtigsten Faktoren bei Herzerkrankungen. Etwa 3 % der erwachsenen Bevölkerung weisen ein Vorhofflimmern auf. Es wird nicht nur mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität in Verbindung gebracht, sondern auch mit einem fünffach höheren Schlaganfallrisiko.
In einem auf der Medicine-Website der Universität Alabama in Birmingham (UAB) veröffentlichten Artikel schreibt Dr. Tom McElderry, Elektrophysiologe am UAB Cardiovascular Institute über die vielversprechende Technologie:
„Wearables sind eine große Hilfe für Menschen, die an seltenen auftretenden Arrhythmien leiden. Bisher konnten wir Patienten ein Gerät verschreiben, das die Episoden über einen Zeitraum von 24 Stunden, zwei Wochen oder 30 Tagen erfasste. Mit einer Apple Watch oder einem KardiaMobile-Gerät liegt der Vorteil darin, dass dieses Gerät dem Patienten gehört. Er oder sie kann damit also Rhythmusstörungen über beliebige Zeiträume erkennen.“
Tatsächlich bieten Wearables großartige Chancen für die Zukunft der Kardiologie. Indem eine Technologie, die auf dem Niveau von Medizintechnik arbeitet, der breiten Bevölkerung zur Verfügung gestellt wird, steigt die Wahrscheinlichkeit, Gesundheitsprobleme bereits vor deren Auftreten zu erkennen und umfangreiche Gesundheitsdaten zu sammeln und auszuwerten – in einem noch nie dagewesenen Maß. Das Internet der Dinge bietet in der Gesundheitsfürsorge ganz neue Möglichkeiten. Anhand der gewonnenen Daten kann künstliche Intelligenz in Verbindung mit Big-Data-Processing in medizinischen Berufen eingesetzt werden, um Herzfunktionsdaten auf neue Weise zu erkunden. Mit dem von der Medizintechnikbranche befeuerten Trend zu mehr Vernetzung im Gesundheitswesen erstrahlt die Zukunft vernetzter Lösungen für die Gesundheitsvorsorge in hellerem Licht denn je.