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IVAM/Messe Düsseldorf Compamed Innovationsforum 2020: KI kann Demenzpatienten helfen

Autor / Redakteur: Klaus Jopp* / Julia Engelke

Das traditionell von der Messe Düsseldorf und dem IVAM Fachverband für Mikrotechnik gemeinsam organisierte Compamed Innovationsforum wurde im Juli auf Grund der Corona-Pandemie erstmals als dreiteilige digitale Veranstaltungsreihe durchgeführt. Im Mittelpunkt stand die Hightech-Unterstützung für Demenzpatienten.

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Über Wearables können u.a. Temperatur, EMG oder EKG, Druck, Leitfähigkeit, bestimmte Ionenkonzentrationen oder der pH-Wert gemessen werden.
Über Wearables können u.a. Temperatur, EMG oder EKG, Druck, Leitfähigkeit, bestimmte Ionenkonzentrationen oder der pH-Wert gemessen werden.
(Bild: Messe Düsseldorf / Constanze Tillmann)
  • Hoher Zuspruch zu digitaler Veranstaltungsreihe
  • Großes Potenzial für KI bei der Hilfestellung für Demente
  • High-Tech im Miniformat
  • Dringend nötig: Dialog zwischen Wissenschaft, Technik, Patienten und Angehörigen

Nach jüngsten epidemiologischen Schätzungen leben allein in Deutschland 1,6 Mio. Menschen mit Demenz – eine erworbene Beeinträchtigung der geistigen Leistungsfähigkeit, die Gedächtnis, Sprache, Orientierung und Urteilsvermögen einschränkt und so schwerwiegend ist, dass die Betroffenen nicht mehr zu einer selbstständigen Lebensführung in der Lage sind. Die meisten sind an Alzheimer erkrankt. Durchschnittlich treten Tag für Tag rund 900 Neuerkrankungen auf, die sich im Laufe eines Jahres auf über 300.000 summieren. Aufgrund der demografischen Entwicklung nimmt die Zahl der Demenzpatienten kontinuierlich zu. Sofern kein Durchbruch in Prävention und Therapie gelingt, dürfte die Zahl der Kranken in der Bundesrepublik bis 2050 auf etwa 2,8 Mio. Betroffene anwachsen. Nach Angaben von Weltgesundheitsorganisation und Alzheimer’s Disease International sind weltweit 50 Mio. Menschen dement – auch global mit zunehmender Tendenz.

Vor diesem Hintergrund griff das Compamed Innovationsforum 2020 unter der Headline „Hightech-Unterstützung für Demenzpatienten“ eine Thematik von enormer Tragweite auf. Das traditionell von der Messe Düsseldorf und dem IVAM Fachverband für Mikrotechnik gemeinsam organisierte Forum wurde im Juli auf Grund der Corona-Pandemie erstmals als dreiteilige digitale Veranstaltungsreihe durchgeführt und wurde auch in diesem Format dem Anspruch gerecht, in Vorschau auf die international führende Marktplattform der Medizintechnik-Zulieferer relevante Produkttrends an der Schnittstelle des Zuliefererbereichs zur medizinischen Anwenderpraxis aufzuzeigen (Termin der Compamed 2020 in Düsseldorf: 16. – 19. November/ parallel zur Medica 2020).

„Wir haben uns sehr über den konstant hohen Zuspruch zu unserer digitalen Veranstaltung gerade unter den ungewöhnlichen Bedingungen gefreut“, bilanziert Christian Grosser, Deputy Director Global Portfolio Health and Medical Technologies bei der Messe Düsseldorf.

KI kann helfen

Hinsichtlich vieler Aspekte bei der Demenzerkrankungen könnte Künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz kommen. Das beginnt bereits bei der Gemütserkennung, die schwierig ist, weil Demenzpatienten häufig unter kognitiven Einschränkungen leiden und deshalb über sich selbst kaum oder gar keine Auskunft geben können. „Wir sehen ein großes Potenzial für KI in diesem Bereich, zumal immer bessere Algorithmen und bessere Methoden zur Verfügung stehen“, erklärt Prof. Till Bärnighausen, Leiter des Heidelberger Instituts für Global Health am Universitätsklinikum Heidelberg. So verfolgt die Isansys Lifecare Europe in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Netzwerk „KMU 4 Dementia“ das Ziel, Vitalparameter für die Gemütserkennung zu nutzen und mit geeigneten Algorithmen eine Früherkennung von Gemütszuständen zu gewährleisten. „Wir arbeiten also an der Entwicklung eines `Early Warning Scores´ für die zielgruppenspezifische Gemütsbewertung“, sagt Michael Heinlein, Geschäftsführer der Isansys. Aus der Bewertung ließe sich auch eine Beeinflussung des Gemütszustandes ableiten, die grundsätzlich visuell (Helligkeit und Ausleuchtung, Lichttemperatur, Bilder), auditiv (Stimmen, Musik, vertraute Geräusche) und haptisch bzw. taktil (Personal, Roboter, Aktoren) erfolgen könnte. Im Ergebnis könnten so Medikamente gezielter eingesetzt oder verringert, das Wohlbefinden und die Sicherheit für Pfleger und Ärzte verbessert sowie das Patientenbefinden objektiver eingeschätzt werden.

Klassische Vitalparameter wie Herz- und Atemfrequenz, Körpertemperatur, Blutdruck sowie EKG und EEG sind heute bereits mit verschiedenen Sensoren messbar. In Zukunft wird es zudem aber um komplexe Parameter gehen, zu denen neben Demenz auch Schmerz, Schwindel, Inkontinenz und Erschöpfung gehören. Darüber hinaus lautet die Zielsetzung, möglichst kontaktlos zu messen, um Störgefühle bei den Patienten zu vermeiden. „Im gesamten Bereich werden mit Hilfe von Algorithmen aus dem Bereich Künstliche Intelligenz/ Maschinelles Lernen Lösungen machbar, robuster und effizienter“, prognostiziert Wolfgang Gröting, Leiter des Fraunhofer-in Haus-Zentrums in Duisburg. Die Fraunhofer-Spezialisten entwickeln verschiedene smarte Sensorsysteme, die gesundheitsrelevante Informationen aus dem Umfeld von Personen körpernah sowie hochsensitiv auf Zell- und Molekülebene erfassen. So kann die Herzfrequenz z. B. durch Hautfarbenerkennung und Tracking mittels RGB-Kameras bestimmt werden. Dabei wird das Gesicht gescannt, jeder Herzschlag geht mit einer Farbveränderung zu helleren Werten einher. In einem Heim für betreutes Wohnen wären für eine lückenlose Überwachung mehrere Kameras pro Zimmer notwendig, für die Nacht müsste eine zusätzliche Infrarot-Beleuchtung installiert mit entsprechender Anpassung im Algorithmus vorgenommen werden. Die Fehlerrate ist bei diesem Verfahren bereits extrem niedrig.

Smart Patches – intelligente Sensorik direkt auf der Haut

Ein anderer Weg sind so genannte „Wearables“, die direkt am Patienten getragen werden. „Im Bereich der Medizintechnik haben wir ganz andere Anforderungen an Sensorik als auf anderen Gebieten. Deshalb haben wir hier unter dem Schlagwort `Smart Patches´ besondere Lösungen entwickelt“ betont Eike Kottkamp, Gründer und Geschäftsführer des Start-up-Unternehmens Innome in Essen. Hier kommt folienbasierte Sensorik zum Einsatz, die dünn, flexibel, bieg- und knickbar ist. Kombiniert werden dazu eine Art Pflaster, das direkt auf der Haut befestigt wird, mit tragbarer Computertechnologie. Messwerte sind u.a. Temperatur, EMG oder EKG, Druck, Leitfähigkeit, bestimmte Ionenkonzentrationen oder der pH-Wert. Herzstück ist ein kleiner Microcontroller, dazu kommen Datenübertragung (per Bluetooth oder RFID), Messtechnik, Energieversorgung und eine Verdrahtung aller Komponenten. Darüber hinaus werden ein Gehäuse sowie eine hautverträgliche Klebung benötigt. An der Unterseite davon muss zudem der Sensor angebracht sein. Dieser ist mit einer Leitungsführung durch die Klebeschicht und einer Andrückhilfe ausgestattet, damit er sich nicht ablöst. Das alles sollte extrem klein und flach sein, gut auf der Haut liegen, sich nicht kalt anfühlen und sogar mehrfaches Duschen aushalten und am Ende der Nutzung einfach und rückstandslos sich entfernen lassen. „Ein Smart Patch ist also ein wirklich komplexes System“, so Kottkamp. Erste Anwendungsfälle sind Dekubitus sowie Dehydration, die gerade auch bei Demenzkranken eine große Rolle spielt. Deshalb kümmert sich das Start-up Essentim im Network KMU 4 Dementia mit fünf Partnern intensiv um das Projekt „Monitoring der Flüssigaufnahme von Patienten mit Demenz“. Mit fortschreitendem Alter nimmt die Neigung zur Flüssigkeitsaufnahme grundsätzlich ab, bei Demenz wird zudem das Trinken einfach vergessen – im Ergebnis wird zu wenig oder zu viel getrunken.

Hightech im Mini-Format gegen Dehydration

Alle Verfahren bisher zur Vermeidung der Dehydratation wie etwa die Kontrolle der Hautelastizität, der Rissbildung auf der Zunge oder der Trockenheit von Schleimhäuten sind manuell, subjektiv und wenig verlässlich. Intelligentere Systeme konzentrieren sich oftmals nur auf die Flüssigkeitsaufnahme, die etwa durch „smarte Becher“ registriert wird. „Wir verfolgen dagegen einen Ansatz, der den Becher mit Sensoren am Gefäß und einen `Smart Patch´ am Patienten kombiniert, der über die Flüssigkeitsmenge im Gewebe den Dehydrationszustand erkennt. Zudem sorgen wir für die gesamte Digitalisierung inklusive der notwendigen Verknüpfung“, erklärt Matthias Schuh, Mitbegründer und Geschäftsführer von essentim. In naher Zukunft will das Konsortium einen Förderantrag im Rahmen von ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) stellen, das vom Bundeswirtschaftsministerium aufgelegt wurde. „Wir rechnen in etwa drei Jahren mit einem fertigen Produkt und wollen das sowohl im klinischen wie auch im häuslichen Bereich anbieten“, so Schuh.

Mit intelligenten Fußleisten und Bettkannten Stürze verhindern

Insbesondere die eigenen vier Wände hat auch Nevis Q, eine Ausgründung der RWTH Aachen, im Fokus. Dazu hat das Unternehmen ein Sensorband entwickelt, das so aussieht wie ein LED-Streifen und das etwa in Höhe der Fußleiste angebracht wird. „Man kann sich das vorstellen wie Tausende von Lichtschranken, die den Raum abdecken und unterbrochen werden. Mithilfe von Software können wir Bewegung und verschiedene Aktivitäten erkennen, z.B. wo jemand im Raum steht oder auch Stürze“, betont Christian Kind, Mitbegründer und –geschäftsführer von Nevis Q. Zum System gehört eine unauffällige kleine Basisstation, die an der Wand befestigt wird. Neben der Sturzerkennung leistet das System auch eine Sturzprävention, indem es die Situationen vor und nach dem Sturz auswertet, um Ursachen dafür zu ermitteln und künftig zu verhindern. Weitere Funktionen sind Nachtlicht und –alarm sowie eine Aktivitätsanalyse, die Aufschluss darüber gibt, was im Raum über längere Zeit passiert. Inzwischen steht das Sensorband auch für die Bettkante zur Verfügung, die das Pflegepersonal diskret informiert, sobald ein Bewohner sein Bett verlässt. „In Zukunft wollen wir eine effizientere Pflegeplanung durch unsere Aktivitätsanalysen erreichen und Krankheiten bzw. Risikoindikatoren frühzeitig erkennen helfen“, setzt Kind nächste Ziele.

Dialog zwischen Wissenschaft, Technik, Patienten und Angehörigen

„Die Pflege von Demenzkranken verändert das Leben auch der Angehörigen komplett“, beschreibt Brigitte Bührlein, Vorsitzende der Stiftung pflegender Angehöriger `WIR!´, anlässlich des Compamed Innovationsforums die Dramatik auch im Umfeld. „Wir müssen das gemeinsame Leben neu erfinden, der bisherige Lebensentwurf ist vollständig geschreddert.“ Dabei werden digitale Lösungen immer wichtiger. Das beginnt beim Kontakt zur Familie, zu Freunden und Nachbarn, zu Ärzten, Apotheken und Therapeuten, aber auch zu Kranken- und Pflegekassen oder Behörden. Ein weiteres Feld für die Nutzung des Internets ist das körperliche und geistige Training u.a. durch „gaming“. Individuelle Smart Home-Angebote sind zwar zahlreich und größtenteils gut durchdacht, „aber sie erreichen den betroffenen, normalen Haushalt gar nicht. Es gibt bisher keinen Informationszugang und keine Schnittstellen zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Nutzern, deshalb haben alle diese tollen Entwicklungen wenig bewirkt im täglichen Leben der Betroffenen“, so Bührlein. Vor dem Hintergrund, dass die ganz überwiegende Anzahl der Demenzerkrankten zuhause versorgt werden, liegt hier ein gewaltiger Markt quasi brach. Hoffnung macht dabei, dass eine neue Generation von Dementen und Pflegenden heranwächst, die digitaler Technik deutlich positiver gegenübersteht und ihren Gebrauch bereits gut beherrscht.

Zur Durchsetzung hochmoderner Lösungen bedarf es aber mehr denn je eines intensiven Dialogs zwischen Wissenschaft, Technik-Anbietern und praktischen Anwendern sowie einer treibenden Marktplattformen wie der Compamed in Düsseldorf, die diesen fachlichen Austausch forciert.

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* Der Autor Klaus Jopp ist freier Wissenschaftsautor.

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