Am Körper getragener Biosensor zur Fernbetreuung von Herzerkrankten
Herz-Kreislauf-Erkrankungen stellen die häufigste Todesursache in der Europäischen Union (EU) dar. Nach Angaben der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie gibt es in der EU jedes Jahr mehr als 6 Millionen und in Europa insgesamt mehr als 11 Millionen neue Fälle von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Internet-der-Dinge-Daten für gesündere Herzen
Ventrikuläre Arrhythmien – Herzrhythmusstörungen, die ihren Ursprung in den unteren Herzkammern haben – sind für etwa 85 % der plötzlichen Todesfälle verantwortlich, wenn sie nicht innerhalb von Sekunden behandelt werden. Die meisten plötzlichen Herztode ereignen sich jedoch bei Personen, die die derzeitigen Leitlinien für die Prävention mit Kardioverter-Defibrillator-Technologie nicht erfüllen. Die langfristige Überwachung des Elektrokardiogramms ist das Standardkriterium für die Diagnose von Herzrhythmusstörungen und für die Entwicklung erfolgreicher Therapien für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. „Das Internet der Dinge hat die personalisierte Medizin für mehrere Krankheiten revolutioniert, aber die kardiovaskuläre Versorgung hinkt hinterher“, bemerkt Dr. Kafil Mahmood Razeeb, Koordinator des EU-finanzierten Projekts SmartVista. „Wir wollten hier Änderungen herbeiführen, indem wir einen zuverlässigen, implantierbaren intelligenten Sensor vorstellten, der die intermittierenden Anomalien überwachen und kritische kardiale Verhaltensweisen erkennen kann, die im Extremfall zum plötzlichen Tod führen könnten.“ Die über das IoT-System erhobenen Echtzeitdaten können verarbeitet und dokumentiert werden, um einen aufschlussreichen Bericht über den Gesundheitszustand der überwachten Person zu erstellen. Zusammen mit früheren Daten wie Krankengeschichte und Krankenhausaufenthalt dienen die Echtzeitdaten auch als Beitrag für die Entwicklung von Prognosealgorithmen, die den Krankheitsverlauf vorhersagen können.
Biosensor-Innovationen bieten neue Möglichkeiten für die Überwachung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen
„Der tragbare Biosensor von SmartVista hilft Einzelpersonen, ihre eigene Herzgesundheit zu überwachen, und unterstützt gleichzeitig die Fernüberwachung von Betroffenen. Wie jede andere Art tragbarer Sensor misst unser Gerät zudem andere Vitalparameter wie Atemfrequenz, Temperatur und Sauerstofffluss“, erklärt Dr. Razeeb. „Der Unterschied besteht darin, dass unser Sensor keine kabelgebundene Stromversorgung benötigt, sondern durch die Körperwärme gespeist wird.“ Der SmartVista-Biosensor überwacht verschiedene lebenswichtige Signale und ist der erste seiner Art, der flexible mikrothermoelektrische Vorrichtungen integriert, die die Abwärme des menschlichen Körpers in Strom umwandeln. Um die Autonomie des intelligenten Systems zu gewährleisten, wurden die mikrothermoelektrischen Module mit einer druckbaren Batterie zur Speicherung der elektrischen Energie ausgestattet. In den SmartVista-Biosensor sind außerdem Dehnungssensoren aus Nanokompositen integriert, einer Mischung aus einem 1D/2D-Nanomaterial und einem Polymer. Die Dehnungssensoren wurden auf hochflexiblen, dehnbaren und faltbaren Polymersubstraten gezüchtet, die sich jeder Form anpassen können, um leicht in den menschlichen Körper eingebettet zu werden. Neben der hohen Dehnbarkeit zeigten sie eine hohe Empfindlichkeit (Dehnungsfaktor), Stabilität und die Fähigkeit, bei niedrigen Spannungen zu arbeiten. Körperbewegungen wie Finger-, Knie- und Handgelenksbewegungen sowie Atembewegungen erzeugen ausreichend intensive Signale, die registriert und analysiert werden können. „Unser intelligenter autonomer Sensor ist nicht-invasiv und flexibel und bietet den Erkrankten Komfort, einfache Anwendung und schmerzfreie Überwachung. Die dauerhafte Überwachung erhöht die Selbstständigkeit der älteren Menschen, steigert ihre Lebensqualität und verringert die Zahl der Krankenhausaufenthalte“, erklärt Dr. Razeeb. „Ständige Verbesserungen bei tragbaren medizinischen Geräten wie denen von SmartVista könnten dazu führen, dass sie eine größere Rolle in unserem Alltag spielen.“
Schlüsselbegriffe
SmartVista, tragbarer Biosensor, Elektrokardiogramm, ventrikuläre Arrhythmien, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, thermoelektrisches Gerät, druckbare Batterie, Nanokomposite