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Wearables im Gesundheitswesen Der 24/7-Check-up

Im Interview spricht Jan-Hein Broeders von Analog Devices, Business Development Manager für das Gesundheitswesen in Europa, über Trends auf dem Medizinmarkt. Er erläutert die einzelnen Komponenten von Wearables – und wie diese Leben retten können.

Herr Broeders, neben den Zielmärkten Industrie, Kommunikation, Automobil und Konsumgüter entwickelt Analog Devices Halbleiterlösungen für die Medizin. Was hat sich hier in den letzten Jahren getan?

Broeders: Der medizinische Markt unterteilt sich in mehrere Segmente. Dazu gehören die medizinische Bildgebung, die Vitalparameter­überwachung, kurz VSM (Vital Sign Monitoring, Anmerkung der Redaktion), und die medizinische Messtechnik. Wir sind in allen dieser Segmente tätig, wobei die Marktnachfrage typischerweise regional variiert. In den letzten Jahren war VSM in allen Regionen eines der am schnellsten wachsenden Segmente. Vor zehn Jahren waren VSM-Applikationen hauptsächlich in Krankenhäusern und professionellen Rettungseinheiten wie Krankenwagen und Rettungshubschraubern zu finden. Der größte Markt war der für Monitore – direkt am Patientenbett und auf Intensivstationen. Diese Highend-Systeme unterstützen Multi-Lead-EKG-Messungen sowie Messungen der Sauerstoffsättigung, der Körpertemperatur, des CO2-Gehalts und anderer Parameter.

Und das hat sich geändert?

Broeders: Genau. Jetzt wird VSM Teil unseres täglichen Lebens. Wearables ermöglichen es Ärzten, ihre Patienten aus der Ferne zu überwachen. Statt sich von einer Operation im Krankenhaus zu erholen, können die Patienten zu Hause genesen. Das reduziert nicht nur die medizinischen Kosten, sondern kann auch die Genesungszeit verkürzen, da die Erholung in einer privaten Umgebung oft schneller erfolgt. Tragbare VSM-Systeme verlängern zudem die Unabhängigkeit älterer Menschen. Mit der alternden Bevölkerung werden Altenpflegeheime immer weniger erschwinglich, während mit einem Fernüberwachungssystem wenige Mediziner eine große Gruppe von Personen kontrollieren kann. VSM für Sport und Leibesübungen liegt ebenfalls im Trend. Dies hilft den Menschen nicht nur bei der Überwachung ihrer Vitalparameter, sondern gibt auch eine Rückmeldung, ob die Übungen effektiv sind.

Wie unterstützt Analog Devices die Hersteller von Wearables?

Broeders: Der Markt hat sich stark verändert. Früher wurden bei ADI einzelne Bausteine zur Signalkonditionierung und Wandlung in der digitalen Domäne hergestellt. Jetzt bieten wir komplette analoge Frontends an, die von der analogen Eingangsstufe bis zur digitalen Schnittstelle alles beinhalten, einschließlich Selbstkalibrierung und Temperaturkompensation. Wo dies möglich ist, beziehen wir auch das Sensorelement mit ein, sodass wir jetzt Einchip-Lösungen für die Biopotentialmessung, die Bioimpedanzmessung, die optische PPG-Messung für Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität und SpO2-Überwachung, die Bewegungsverfolgung sowie die genaue Körpertemperaturmessung haben. Alle diese Subsysteme enthalten ADCs, die für die endgültige Applikation die Messwerte bereitstellen, ohne dass die Systemhersteller eine komplexe Schaltung mit diskreten Komponenten entwickeln müssen.

Sie haben bereits erwähnt, dass optische Sensoren nicht nur die Herzfrequenz und deren Variabilität, sondern auch die Sauerstoffsättigung, also den Prozentsatz der roten Blutkörperchen, die Sauerstoff transportieren, messen können. Welche Komponenten bietet ADI für diese Messung an und wie einfach lassen sie sich in ein Gerät integrieren?

Broeders: Wir starteten bei der Sauerstoffmessung mit diskreten Verstärkern, um die Fotodiodenströme zu erfassen, gefolgt von analogen Frontends, um die Fotoströme aufzubereiten, sowie integrierten Stromquellen, um die LEDs anzusteuern, welche die Lichtemission regulieren. Außerdem haben wir ein halbes Dutzend optischer Module entwickelt, die das analoge Frontend mit einer oder mehreren Fotodioden und den benötigten LEDs kombinieren und so komplette optische Systeme bilden. Diese sind sehr klein und reduzieren die Zeit bis zur Markteinführung sowie die Kosten.

Tragbare Geräte sollen häufig mehrere Parameter erfassen. Ist es denn möglich unterschiedliche Messungen in einem Chip zu integrieren, um Größe, Leistungsaufnahme und Kosten des Systems gering zu halten?

Broeders: Zu unseren neuesten Produkteinführungen gehört ein biomedizinisches Analog-Frontend namens ADPD4000 (Link zum Produkt im Online-Service, Anmerkung der Redaktion). Der Chip wird direkt an Biopotenzialelektroden angeschlossen, um Herzsignale zu messen. Er ist in der Lage, die galvanische Reaktion der Haut zur Verfolgung von Stress oder des psychischen Zustands zu erfassen. Außerdem enthält er acht Eingänge zur Messung von Fotoströmen und acht Stromquellen zur Ansteuerung von LEDs. Zusätzlich unterstützt der Chip Hilfseingänge, um die Kapazität und die Temperatur zu bestimmen. Mit einem ADPD4000-Chip lässt sich also ein tragbares VSM-System aufbauen, das stromsparend, klein sowie kostengünstig ist und die Herzfrequenz, die Hautimpedanz, die Sauerstoffsättigung sowie die Körpertemperatur erfasst, also alle gängigen Fitness- beziehungsweise Gesundheitsparameter mit Ausnahme der Bewegung.

Wie hat sich durch die Verbreitung von Wearables die Art und Weise unserer Gesundheitsüberwachung verändert?

Broeders: Früher gingen wir nur dann zum Arzt, wenn wir krank waren oder einen Unfall hatten, und der Markt war auf medizinische Einrichtungen fokussiert. Die neueren Entwicklungen in der Elektronikindustrie haben einen patientenzentrierten Ansatz geschaffen und damit den gesamten Gesundheitsmarkt stark verändert. Dank der tragbaren VSM-Geräte können wir als Verbraucher oder Patient wichtige Vitalparameter täglich überwachen und Veränderungen oder Anomalien zu einem viel früheren Zeitpunkt erkennen als in der Vergangenheit. Deshalb können wir auch mit der Behandlung bestimmter Krankheiten beginnen, bevor sie fortschreiten und dauerhafte Schäden im Körper verursachen.

Haben Sie dafür ein typisches Beispiel?

Hypertonie, also Bluthochdruck. Zwar sind die Beschwerden bei zu hohem Blutdruck bekannt, sodass er in der Regel frühzeitig erkannt wird, häufig verursacht er aber keine spürbaren Symptome. Bluthochdruck lässt sich sehr leicht durch Veränderungen des Lebensstils und mit Medikamenten behandeln. Bleibt er aber über einen längeren Zeitraum unbemerkt und damit unbehandelt, kann Bluthochdruck zu einem Schlaganfall, einer Herzinsuffizienz, Vorhofflimmern oder anderen risikoreichen Krankheiten führen. Tragbare Geräte, die kritische Vitalparameter überwachen, können hier Leben retten oder dauerhafte Schäden verhindern.

Wearables erweisen sich also als wertvolle Präventivmaßnahme. Wo können sie denn helfen, wenn bereits eine Krankheit diagnostiziert wurde?

Broeders: Ein gutes Beispiel, wo tragbare Geräte die Lebensqualität kranker Menschen verbessern können, ist Diabetes. Je nach Schweregrad müssen Diabetiker ihren Glukosespiegel einige Male am Tag testen und sind auf die Einnahme von Insulin zur Regulierung des Glukosespiegels angewiesen. Obwohl sich die meisten Diabetiker mit der Zeit daran gewöhnen, kann dies eine lästige und belastende Störung des täglichen Lebens sein. Dank tragbarer Sensoren gibt es derzeit einen Trend weg von der punktuellen Blutzucker- hin zur kontinuierlichen Glukosemessung. Mit dieser Technologie kann der Blutzuckerspiegel den ganzen Tag über durchgehend gemessen werden, während eine Insulinpumpe das benötigte Insulin injiziert, um im zulässigen Bereich zu bleiben. Da es sich um ein Closed-Loop-System handelt, wird der Patient entlastet.

Das Interview führte EO News, Italien.

Analog Devices GmbH,
Otl-Aicher-Straße 60 - 64,
80807 München,
Tel. 089 76903-0,
E-Mail adi-germany@analog.com,
www.analog.com
Jan-Hein Broeders. Der Healthcare Business Development Manager für Analog Devices in EMEA arbeitet eng mit der Gesundheitsbranche zusammen, um deren gegenwärtige und zukünftige Anforderungen in Lösungen umzusetzen. Diese basieren auf der Linear- und Datenwandlertechnologie von Analog Devices sowie auf Produkten für digitale Signalverarbeitung und Leistung. Broeders begann vor über 20 Jahren als Field Application Engineer in der Halbleiterindustrie und ist seit 2008 in seiner aktuellen Funktion im Gesundheitswesen tätig. Er hat einen Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik von der Universität ‘s-Hertogenbosch, Niederlande.
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