Forschung
INTERDISZIPLINÄRE FORSCHUNG FÜRVERBESSERTE PRÄVENTION
Herz-Kreislauf-Erkrankungen gehören in den Industriestaaten zu den größten Bedrohungen für Leib und Leben. Sie entfalten eine schädliche Wirkung auf nahezu alle Organe – mit bleibenden Folgen für die Lebenserwartung und -qualität der Patienten. Außerdem verursachen sie die meisten Todesfälle (ca. 50%). Herz-Kreislauf-Erkrankungen und ihre Behandlung erzeugen überdies die größten Kosten und Folgekosten im Gesundheitswesen. Verbesserungen in der Prävention, bzw. der Sekundärprävention von kardiovaskulären Erkrankungen werden deshalb zum einen dazu führen, dass Menschen länger gesund bleiben und zum anderen, dass Kosten im Gesundheitswesen spürbar gesenkt werden.Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte CALM-Projekt erforscht die Möglichkeiten mikrosystemtechnischer Sensorik im kardiologischen Langzeitmonitoring. Die kontinuierliche, patientenfreundliche Messung und Analyse von Blutdruck und EKG-Signalen wird ergänzt um die Berücksichtigung von Kontextinformationen.
Der Kontext, also die aktuelle körperliche Aktivität eines Patienten sowie dessen Stressbelastung, beeinflusst die gemessenen Vitalwerte. Durch die Erfassung des Kontexts zusätzlich zu den Vitaldaten lassen sich Verfälschungen von Messwerten und damit eine Fehldiagnosen vermeiden. Die Ergebnisse des CALM-Projekts werden helfen, physiologische Parameter objektiver bewerten zu können.
MESSWERTE IM KONTEXT DER MESSSITUATION Im Ergebnis erscheint unmöglich, was aus diagnostischer Sicht sehr erwünscht wäre: die Erfassung der Herzdaten unter Berücksichtigung des jeweils augenblicklichen Bewegungszustands des Patienten. Hierfür gilt es, ein mobiles Vitalsensorsystem zu entwickeln, das es erlaubt, die Herz-Kreislauf-Funktionen eines Menschen über Tage, Wochen und Monate hinweg komfortabel und belastungsfrei zu messen. Zusätzlich sollen die gewonnen Daten drahtlos an ein telemedizinisches Dienstleistungszentrum übertragen werden. Von dort aus kann, gestützt auf diese Daten, der Therapieverlauf überwacht und kontrolliert werden.
Der Dreh- und Angelpunkt ist die Notwendigkeit, objektive Messdaten zu erhalten. Dazu ist es einerseits nötig, Bewegungsartefakte, also durch Bewegungen verursachte Störungen, entweder zu unterdrücken oder erkennen zu können. Andererseits sind zusätzliche Messparameter notwendig, die eine Aussage über die Messsituation des Patienten zulassen und mit deren Hilfe die gemessenen kardiologischen Vitalparameter bewertet werden können. ERKENNUNG UND KOMPENSATION VON BEWEGUNGSARTEFAKTEN BEI
DER EKG- UND BLUTPULSMESSUNG
Für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind das Elektrokardiogramm und der Blutdruck die wichtigsten Vitalparameter zur Beurteilung des Patientenstatus. In einer klinischen Umgebung wird die Vitaldatenerfassung unter standardisierten Bedingungen vorgenommen. Im häuslichen Umfeld und insbesondere bei dauerhafter Überwachung stellen jedoch Bewegungsartefakte ein Problem bei der Anwendung bestehender und im klinischen Monitoring verwendeter Sensoren dar. Ein Schwerpunkt dieses Projekts ist deshalb die Forschung nach Methoden zur Erkennung und Kompensation von Bewegungsartefakten bei der EKG- und Blutpulsmessung. Hierzu werden zum Beispiel zusätzlich zum EKG weitere Parameter wie Elektrodenbeschleunigung und Elektrodenimpedanz gemessen. Diese Signale korrelieren mit den Bewegungsartefakten im EKG-Signal. Mit ihnen lassen sich Störungen erkennen oder korrigieren.AKTIVITÄTS- UND BELASTUNGSPARAMETER ALS KONTEXTINFORMATION Sind für die verbesserte Bewertung von Messwerten die Kontextinformationen zu Aktivität und Bewegung des Patienten notwendig – wie sind diese Informationen erfassbar? Als wichtigster Kontextparameter gilt der Bewegungsstatus. Er lässt sich aus der von der Bewegung verursachten Körperbeschleunigung extrahieren. Zu diesem Zweck werden ein Inertialsensorsystem und Mustererkennungsmethoden für die Bewegungsklassifikation entwickelt. Über Schätz-Algorithmen werden Aktivitätsparametern (z. B. Energie-Umsatz) abgeleitet, die als Kontext-Signale für die Bewertung der gemessenen Vitalparameter Verwendung finden.
Als letzter Schritt wird eine Systemintegration notwendig. Das Zusammenwirken der genannten Komponenten muss zu einem vollständigen, marktfähigen System zusammengefasst werden.
