Wearables in der medizinischen Anwendung

Im folgenden erläutere ich Ihnen die Chancen, aber auch die Fallstricke bei der Nutzung dieser kleinen Geräte.

Unter Wearable-Technologie im engeren Sinne versteht man die Messung von Körperfunktionen durch die Sensoren von Mini-Computern, die kontinuierlich am Körper getragen werden (engl.: to wear). Zu den bekanntesten Arten dieser tragbaren Technologie gehören Fitneßarmbänder und Smartwatches. Es gibt aber auch Kleidungsstücke mit eingebauten Sensoren wie zum Beispiel Unterhemden, Socken oder Schuhe sowie Accessoires wie Gürtel, Brillen, Ringe oder Schlüsselanhänger.

Noch vor den am Körper getragenen Wearables im engeren Sinn kamen die sogenannten Handhelds auf den Markt, die man in der Hand- oder Hosentasche bei sich trug, weswegen sie als Wearables im erweiterten Sinn bezeichnet werden können, wie z.B. Handgelenk-Blutdruckmesser, Fingerpulsoxymeter oder 1-Kanal-EKG-Geräte wie das Kardia von Alive Cor® und andere.

Den meisten gemeinsam ist, dass sie ihre Rohdaten per Bluetooth oder Mikrofon an eine auf dem Smartphone des Nutzers installierte App senden, von wo aus die Daten weiter verarbeitet, vom Nutzer betrachtet und gegebenenfalls versandt werden können.

Neben dem Preis, der Position am Körper, von der aus sie Daten sammeln, der Übertragungsmethode zur App, ob sie mit einem eigenen Minimonitor ausgestattet sind oder nicht, einen Akku oder Batterien haben und ob sie kontinuierlich oder diskontinuierlich messen unterscheiden sie sich dadurch, welche weitere Funktionen sie haben, wie z. B. bei Smartwatches die Option zum Telefonieren oder das Anzeigen der Uhrzeit und welche Parameter sie zu messen imstande sind.

Im Alltag sind folgende Mess-Parameter üblich: Schritte, Entfernung, Etagen, Herzfrequenz, Kalorienverbrauch, sportliche Aktivitäten und die Schlafphasen. In der Sportmedizin und vor allem in der Kardiologie kommen folgende Parameter hinzu: 1-Kanal-EKG, 6-Kanal-EKG, Herzfrequenzvariabilität (siehe HRV-Messung), die QTc-Zeit, der Sauerstoffgehalt des Blutes sowie der Blutdruck.

Neben Fragen der Datensicherheit und der unterschiedlichen Datenqualität, die zu irreführenden oder falschen Ergebnissen führen kann, müssen Entängstigung durch die Messung oder das Gegenteil einer Verängstigung in Betracht gezogen werden. Im einzelnen lassen sich die Vor- und Nachteile der heute möglichen Messungen wie folgt zusammenfassen:

Die Messung der Alltagsaktivität ermöglicht den Nutzern einen guten Überblick über ihr tägliches Aktivitätspensum. Daraus abgeleitete Statistiken über die Verteilung am Tag und in der Woche und den zeitlichen Verlauf über die zurückliegenden Wochen oder Monate ermöglicht den Vergleich zu den selbst gesetzten Zielen und kann motivieren. Erinnerungsmitteilungen, dass zum Tagesziel von beispielsweise 10000 Schritten noch 500 Schritte fehlen, wenn man spät abends nach Hause kommt und sich auf das Sofa freut, können hingegen demotivierend wirken. Gleiches gilt für Hinweise auf das noch nicht erreichte Tagesziel zum Kalorienverbrauch.

Die Messung der Herzfrequenz über die Pulswelle mittels der sogenannten PPG-Technologie ist einfach und kontinuierlich möglich, versagt aber bei Extraschlägen des Herzens, weil diese Extrapulswellen nicht bis zum Messort am Handgelenk oder dem Finger gelangen und folglich nicht mitgezählt werden, obwohl das Herz den Extraschlag ausgeführt hat, was medizinisch als peripheres Pulsdefizit bezeichnet wird. So können Pulswerte von 40 oder weniger angezeigt werden, obwohl das Herz 60 oder mehr / Minute schlägt, was den Nutzer verständlicherweise ängstigen kann. Aber auch der umgekehrte Fall, dass der Puls plötzlich auf 150 oder höher ansteigt, kann eintreten. Dies kann nicht nur tatsächlich der Fall sein wie bei dem sogenannten Vorhofflimmern, oder anderen Formen des Herzrasens, sondern fälschlicherweise bei Messfehlern, zum Beispiel durch Erschütterungen oder Zittern, was nicht selten vorkommt.

Daher werden die Hausärzte vermehrt mit derartigen Meßergebnissen konfrontiert und überweisen dann den Sportler oder Patienten zum Internisten oder Kardiologen, um eine weiterführende Diagnostik einschl. eines Langzeit-EKGs zu veranlassen.

Durch Beschleunigungssensoren in den drei räumlichen Achsen können die Algorithmen der Wearables verschiedene Sportarten unterscheiden. So erzeugen Schritte beispielsweise ein anderes Datenmuster als das lockere Schwingen der Arme beziehungsweise Erschütterungen des Handgelenks beim Tippen eines Textes oder Tennisspielen ein anderes Muster als Fahrradfahren.

Auch dies ermöglich den Nutzern ein Biofeedback über ihre Aktivität und über Unterschiede in der dabei aufgetretenen Herzfrequenz, ergo einen Vergleich über die unterschiedliche Trainingsintensität verschiedener Sportarten.

Über die Kombination von Bewegungsmustern und Herzfrequenz läßt sich unter Einbeziehung der Uhrzeit auch das Schlafverhalten analysieren und der Schlaf in die verschiedenen Schlafphasen unterteilen.

Dies führt zu einer passablen Übersicht über die individuelle Schlafdauer, die zu-Bett-geh-Zeiten, nächtliches Aufstehen und die morgendlichen Aufwachzeiten, aufgegliedert nach werktags und Wochenenden, was zur Reflexion über die eigene Schlafhygiene beiträgt.

Hingegen ist die weiterführende Aufteilung des Schlafes in Tiefschlaf mit den sogenannten REM-Phasen (engl.: rapid eye movements) und flachere Schlafphasen ungenau und führt allenfalls zu einer Verunsicherung und nachfolgend der Empfehlung, auffällige Befunde in einem Schlaflabor weiter abklären zu lassen.

Lästig kann auch die Mitteilung wirken "Wir haben ein 27min-Nickerchen festgestellt", ob das nun stimmt oder fehlerhaft das konzentrierte, unbewegte Zuhören eines Vortrages betrifft. Jedenfalls fördert Letzteres nicht das Vertrauen in die Zuverlässigkeit des Schlafalgorithmus.

Die Möglichkeit, dass ein Patient sich selbst bei einer Symptomatik wie Herzstolpern oder Herzrasen ein EKG ableitet, hat der Rhythmologie einen großen Erkenntnisschub verschafft, da viele Formen von Herzrhythmusstörungen nur gelegentlich und zudem nur kurzzeitig auftreten, sodass häufig viele viele Langzeit-EKGs geschrieben werden müssen, ehe die Rhythmusstörung zufälligerweise gerade dann auftritt, wenn der Patient mit dem klassischen EKG-Gerät verkabelt ist.

Die wichtigste Indikation für die vom Patienten abgeleiteten, sogenannten Anfalls-EKGs ist dabei die Suche nach Vorhofflimmern, da diese Rhythmusstörung sehr häufig ist, auch bei Herzgesunden auftritt, mit dem Alter zunimmt und das Risiko eines Schlaganfalls in sich birgt, der bei 25 % aller Menschen, die gelegentliches Vorhofflimmern bekommen, das erste Symptom ist!

Neben Smartwatches wie z. B. von Apple®, Withings®, Samsung® und anderen bieten Handhelds wie das Kardia von Alive Cor® diese EKG-Funktion. Dabei leitet der Patient über zwei am Wearable befindliche Kontakte über das linke Handgelenk oder einen Finger der linken Hand und einen oder zwei Finger der rechten Hand das EKG ab, das (meist) über Bluetooth an die App des Mobiltelefons übertragen wird, wo es mit einem Diagnose-Algorithmus untersucht wird. Dieser befundet das EKG mit Sinusrhythmus (= normal), Vorhofflimmern oder uneindeutig. Danach kann der Patient dieses EKG als pdf an seinen Hausarzt versenden, der dann eine gezielte Therapieempfehlung aussprechen kann. Dies wäre der Idealfall.