Monitoring bei Atemwegserkrankungen: „Smart-Shirt“ misst Atmung exakt

Ein intelligentes Hemd, das die Lungenfunktion über die Bewegungen von Brust und Bauch misst, hat sich im Vergleich zu herkömmlichen Testgeräten als exakt erwiesen, wie auf dem internationalen Kongress der European Respiratory Society Anfang des Monats berichtet wurde. Forscher haben die Smart-Shirts zusammen mit einer mobilen App verwendet, um die Atmung gesunder Menschen bei einer Reihe alltäglicher Aktivitäten zuverlässig zu messen. Infolgedessen ist nun ein Test an Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) möglich und der nächste Schritt.

Bei Erfolg hoffen die Wissenschaftler, dass Ärzte in Zukunft mit diesem Hilfsmittel ihre Patienten telemedizinisch auf Veränderungen deren Zustandes hin überwachen können. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurde von Denise Mannée vom Radboud University Medical Center in den Niederlanden vorgestellt.

Mannée erklärte: „Die COPD ist ein wachsendes Problem, da weltweit rund 64 Millionen Menschen an dieser Krankheit leiden. Wenn Patienten eine Zunahme ihrer Symptome wie Husten und Atemnot zeigen, müssen sie genauer überwacht werden. Symptome treten zuerst bei täglichen Aktivitäten auf, wie zum Beispiel beim Treppensteigen und bei der Hausarbeit. Die Atmung ist aber unter solchen Bedingungen schwer zu überwachen. Dies geschieht traditionell in der Klinik mit Geräten wie einem Ergometer, einer Gesichtsmaske und einem Computer. Dies ist für die Messung der täglichen Aktivität nicht sehr praktisch.“

„Smart-Shirts sind bereits erhältlich, werden jedoch in der Regel von Profi- oder Amateursportlern verwendet. Wir wollten herausfinden, ob ein Smart-Shirt eine genauere und praktischere Alternative für die Messung der Lungenfunktion darstellt“, erläuterte Mannée. Das intelligente Hemd mit der Bezeichnung Hexoskin misst, wie sich der Stoff weitet, wenn sich die Brust des Trägers ausdehnt und zusammenzieht, und misst anhand dieser Bewegungen das ein- und ausgeatmete Luftvolumen. Das Smart-Shirt zeichnet auch Herzfrequenz und Bewegung auf. Mannée und ihre Kollegen baten für ihre Untersuchung eine Gruppe von 15 gesunden Freiwilligen, ein solches Hemd zu tragen, während sie alltägliche Aktivitäten wie Liegen, Sitzen, Stehen, Treppensteigen und Staubsaugen verrichteten. Gleichzeitig trugen die Probanden auch Instrumente, die traditionell zur Atemmessung verwendet werden, darunter eine Gesichtsmaske und ein sperrigen Rucksack. Die Freiwilligen wiederholten die Aufgaben erneut mit beiden Geräten, um einen zweiten Datensatz zu generieren.

Die Forscher verglichen dann die Messungen, die unter Verwendung der beiden Verfahren für jede Person, die jede Aktivität bei zwei Gelegenheiten durchführte, aufgezeichnet worden waren. Sie stellten fest, dass die Messungen sehr ähnlich waren. Im Liegen betrug der Unterschied zwischen den Messungen der beiden Geräte durchschnittlich nur 0,2%, was nur wenigem Millilitern Luft entspricht. Bei anstrengenderen Tätigkeiten gab es geringfügig größere Unterschiede, beispielsweise betrug der Unterschied beim Staubsaugen im Durchschnitt 3,1% oder etwa 40 ml.

Leider erwiesen sich Kalibrierungen aus der ersten Verwendung des Hexoskins für die zweite Messreihe als nicht zuverlässig, was darauf hindeutet, dass das Gerät bei jeder Verwendung des Hexoskins neu kalibriert werden muss. Mannée erklärte: „Diese Ergebnisse sind wichtig, da sie darauf hinweisen, dass das Smart-Shirt von Patienten im täglichen Leben getragen zur genauen Messung der Lungenfunktion getragen werden kann.“

Die Teilnehmer gaben zu Protokoll, dass die Smart-Shirts bequem seien und unter der normalen Kleidung getragen werden können. Die Forscher planen nun, Tests mit COPD-Patienten durchzuführen. Sie glauben jedoch, dass die Technologie auch bei anderen Atemwegserkrankungen wie Asthma, Mukoviszidose oder nach einer Transplantation helfen könnte. Mannée fügte hinzu: „Letztendlich wollen wir die Lebensqualität der Patienten verbessern. Wenn wir die Symptome der Patienten genau überwachen können, während sie ihren normalen Aktivitäten nachgehen, können wir Probleme möglicherweise früher erkennen und behandeln, was wiederum zu kürzeren Krankenhausaufenthalten führen könnte.“

Prof. Thierry Troosters vom belgischen Universitätsklinikum Leuven ist President-elect der ERS und war nicht an der Studie beteiligt. Er betonte: „Wie der Name scon sagt, ist die COPD eine chronische Erkrankung und hat große Auswirkungen auf den Alltag. Sie kann behandelt, aber nicht geheilt werden. Die Überwachung kann einigen Patienten, wie zum Beispiel solchen mit häufigen Symptomen, helfen, eine Verschlechterung der Erkrankung vorherzusagen, so dass man ihre Behandlung früher intensivieren kann.“

„Die Smart-Shirt-Technologie bietet ein vielversprechendes, wenn auch relativ teures Instrument zur Überwachung des Gesundheitszustands der Atemwege bei normalen Aktivitäten, das den Alltag der Patienten nicht allzu sehr beeinträchtigt. Dies ist ein Beispiel für Daten, die von Wearables stammen. In Kombination mit der Verwendung einer Smartphone-Schnittstelle können solche Daten dazu beitragen, geschulte Mediziner über den „Status“ ihrer Patienten zu informieren. Durch die Verwendung von Künstlicher Intelligenz und Deep-Learning-Algorithmen wird der Aufwand für den Umgang mit diesen Daten voraussichtlich auf ein Minimum reduziert Der Großteil der Überwachung erfolgt automatisch. Wir freuen uns auf weitere Arbeiten in diesem Bereich der Atemwegsforschung“, schloss Troosters.