Fernüberwachung für Beatmungspatienten
Uni-Wissenschaftler arbeiten an einem System, dass Patientendaten direkt an den Arzt übermittelt.
(ma) Manchen Weg zum Arzt können sich Patienten mit chronisch verengten Atemwegen (COPD)) möglicherweise bald sparen. Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen entwickeln mit Medizinern des Ev. Klinikums Niederrhein (EVKLN) und dem bayrischen Hersteller Lemon-Medical GmbH ein telemedizisches System, das eine atmungsentlastende Therapie und die Fernüberwachung des Patienten ermöglicht. Die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) fördert das Projekt mit zweijähriger Laufzeit bis Oktober 2020 mit insgesamt rund 190.000 Euro.
Die Idee stammt von Prof. Dr. Gerhard Laier-Groeneveld, Chefarzt der Klinik für Bronchial- und Lungenheilkunden am Johanniter-Krankenhaus in Oberhausen, das zum Duisburger Ev. Klinikverbund gehört. Schon seit zehn Jahren ist er regelmäßig als Referent im Fach Biomechanik am Lehrstuhl für Mechanik und Robotik zu Gast. „Er hatte die Idee und hat sich so eine Entwicklung gewünscht“, berichtet Prof. Dr. Wojciech Kowalczyk, der gemeinsam mit Tim Marske, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand, das Projekt betreut. Eine der Zielrichtungen von Laier-Groeneveld ist eine Therapie, bei der Patienten ihre Atem-Muskulatur durch einen Wechsel von Beund Entlastung gezielt trainieren, um ihre Atemleistung zu verbessern.
Dazu müssen Daten, etwa der CO2-Gehalt sowie die Volumenströme der ein- und ausgeatmeten Luft, erfasst und aufgezeichnet werden. „Es gibt solche Geräte, aber sie messen nicht genau, weil in einigen Fällen die Feuchtigkeit die Ergebnisse verfälscht“, erklärt Kowalczyk. Für einen verbesserten „Flow Sensor“hat Lemon-Medical bereits einen Prototypen entwickelt, der künftig in verkleinerter Form vor dem Mund des Patienten ins Gerät eingebaut wird. Für die weitere Forschungsarbeit haben die UDE-Ingenieure ein Beatmungsgerät mit einer Art Blasebalg kombiniert, der die Lunge simuliert. Damit wird ein Mikrocomputer mit Touch-Display und mobiler Internet-Verbindung gekoppelt. „Das funktioniert schon ganz gut“, sagt Tim Marske.
Die gesammelten Daten können auf einen Server übertragen werden. „Für den Arzt ist so jederzeit eine Überwachung möglich, weil er aus den Daten auf eine Veränderung des Gesundheitszustands reagieren kann“, erklärt der Maschinenbau-Ingenieur. Reagieren kann der Mediziner mit Anweisungen an den Patienten, Angehörige oder Pflegepersonal zur Anpassung des Beatmungsgerätes oder wenn nötig, den Patienten einbestellen. „Die Mediziner haben uns mitgeteilt, welche Daten für sie relevant sind“, so Marske. Geplant ist auch eine App, mit der Patienten selbst ihre Daten kontrollieren, wenn sie sich schlechter fühlen.
In die Software werden Filter integriert, damit kurzzeitige Unregelmäßigkeiten – etwa weil sich der Patient im Bett wendet – nicht als gefährliche Abweichungen registriert werden. Hustenanfälle werden so registriert, Leckagen in der Maske entdeckt. Anhand der Datenauswertung soll so eine optimale Therapie sichergestellt werden. „Abweichungen von den normalen Parametern werden außerdem frühzeitig durch lernfähige Algorithmen erkannt und ermöglichen eine schnelle Korrektur“, erläutert Marske.
Noch Zukunftsmusik: eine Weiterentwicklung zu einem Beatmungsgerät, das selbstständig auf Veränderungen der vorgegebenen Parameter reagiert, seine Einstellungen anpasst, den Patienten und die Ärzte warnt. „Die Entwicklung der künstlichen Intelligenz wird sicher in diese Richtung gehen. Wir stehen da noch ganz am Anfang, das hier ist nur der erste Schritt“, sagt Wojciech Kowalczyk. „Die Entwicklung der
künstlichen Intelligenz wird sicher in diese Richtung gehen. Wir stehen da noch ganz am Anfang, das hier ist nur
der erste Schritt.“
Wojciech Kowalczyk
UDE-Wissenschaftler