Kontaktloses Gesundheitsmonitoring

Radar wird im Automotive-Bereich bereits erfolgreich eingesetzt. Zusammen mit Lidar und Kamera bildet es die Basis für moderne Fahrerassistenzsysteme. Für das autonome Fahren ist das Radar für die Überwachung außerhalb des Fahrzeugs bekannt. Doch der Fahrzeuginnenraum bietet ebenfalls verschiedene Anwendungsmöglichkeiten.

Sobald die Assistenzsysteme an ihre Grenzen kommen, soll perspektivisch mittels Radar schnell festgestellt werden können, ob die Fahrerin oder der Fahrer bereit ist das Steuer wieder zu übernehmen. Das Fraunhofer IDMT testet bereits den Einsatz des Radars im Fahrzeug für Personen im Sitzen, um die Vitalparameter des Fahrenden zu überwachen, z. B. bei Berufskraftfahrenden oder perspektivisch in autonomen Fahrzeugen. Hierdurch soll zukünftig der Zustand des Fahrers schnell und robust eingeschätzt werden können. Für diesen Anwendungsfall ist die Positionierung des Radars beispielsweise in der Fahrzeugdecke denkbar.

Schon nach wenigen Minuten kann es in einem geschlossenen Auto in der Sonne für Kinder und Tiere lebensgefährlich werden. Kleine Kinder sind besonders anfällig für Hitze, da sie weniger schwitzen als Erwachsene. Mithilfe des Radars lassen sich nicht nur die Vitaldaten der Fahrerin oder des Fahrers detektieren. Die Puls- und Bewegungsmessungen kann auch die Anwesenheit von Kindern oder Tieren in Fahrzeugen erkennen. Dies ist also besonders für die Automobilindustrie interessant.

Das Schlaf-Apnoe-Syndrom ist eine der häufigsten Schlafstörung, die durch wiederholte Atemaussetzer während des Schlafs gekennzeichnet ist. Zu den typischen Symptomen gehören Schnarchen, Atempausen im Schlaf, Tagesmüdigkeit, Konzentrationsschwierigkeiten und morgendliche Kopfschmerzen. Die Unterbrechungen im Schlaf führen zu ernsthaften Folgeerkrankungen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Bluthochdruck und Herzinsuffizienz, Schlaganfälle, Diabetes Typ 2 sowie Depressionen. Schätzungsweise sind etwa 4 % der Männer und 2 % der Frauen im mittleren Alter betroffen¹. Eine vollständige Diagnose wird typischerweise über eine Untersuchung im Schlaflabor mit aufwendiger Sensorik durchgeführt. Hierzu muss ein Anfangsverdacht vorliegen. Zur Vermeidung der Folgeerkrankungen wäre ein Screening mit einer leicht einzusetzenden Sensorik in der häuslichen Umgebung vorteilhaft.

Das Evangelische Krankenhaus Oldenburg, die Universität Oldenburg und das Fraunhofer IDMT in Oldenburg forschen in diesem Zusammenhang im Projekt »IdA« an der »Identifikation von Biosignalen für ein mobiles Schlafscreening mit besonderem Fokus auf Apnoe«. Ziel des Projekts ist also die Erkennung des Apnoe-Risikos bei Schlaganfallpatientinnen und -patienten mittels mobiler Sensorik. Dafür werden neben Daten der Atmung auch EKG, Pulsoxymetrie und die Aktivität des Gehirns über ein EEG (Elektroenzephalogramm) und über eine sogenannte mobile Polysomnographie (PSG) abgeleitet. Als weitere Komponente wurde eine innovative, funkabstandsbasierte Sensorik des IDMT mit aufgenommen. Mit der Sensorik des IDMT lassen sich prototypisch Atmung und Herzschlag kontaktlos erfassen und Apnoe-Ereignisse identifizieren. Seit Mitte 2024 ist dieser dafür konzipierte Prototyp auf der Stroke Unit des Evangelischen Krankenhauses in Oldenburg zur explorativen Forschung im Einsatz. Das Gerät wird von dem Fachpersonal an das Fußende des Bettes der Patientinnen und Patienten gehängt. Das medizinische Personal startet und beendet selbstständig die Messungen und kann das Gerät bei Bedarf jederzeit einfach entfernen. Der Aufbau ist platzsparend, robust und einfach zu bedienen. Es lässt sich zudem mit dem Polysomnographie-Gerät synchronisieren, so dass die Datenanalyse in Bezug auf die medizinische Referenz erfolgen kann. Eine solche Integration von neuartiger Sensorik ist im Rahmen von frühen Evaluationen relevant und wird vom Fraunhofer IDMT als Sensordatenfusion ermöglicht. 

¹Young, T., Palta, M., Dempsey, J., Skatrud, J., Weber, S., & Badr, S. (1993). The occurrence of sleep-disordered breathing among middle-aged adults. New England journal of medicine, 328(17), 1230-1235

Meist wird die Atmung in der Pflege oder im Krankenhaus, insbesondere während des Schlafs, nicht kontinuierlich überwacht. Eine Verschlechterung des Patientenzustandes wird hierdurch spät bemerkt. Eine kontinuierliche Erfassung der Atmungsparameter mit unauffälliger, externer Sensorik kann eine Lösung darstellen. Die erfassten Atmungsdaten geben dabei Informationen über den allgemeinen Gesundheitszustand und können für eine frühzeitige Alarmierung bei einer Verschlechterung genutzt werden. Die Messung wird durch ein Radar ermöglicht, das kontaktlos und deswegen besonders nutzerfreundlich und hygienisch misst. Patienten können sich unbeobachtet erholen, da durch das Radar kein Kamerabild oder Video erzeugt wird.

Schlafprobleme können zu einer gesundheitlichen Beeinträchtigung werden. Denn in Folge von schlechtem Schlaf erhöht sich beispielsweise das Risiko für Tagesschläfrigkeit. Das ist vor allem bei atmungsbezogenen Schlafproblemen, wie die COPD oder Schlafapnoe der Fall. Die nächtlichen Atmungsaussetzer bei der Schlafapnoe bergen auch ein hohes Risiko für Folgeerkrankungen. Das kontaktlose Atmungsmonitoring, entwickelt am Oldenburger Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie HSA, richtet sich in diesem Kontext an Unternehmen im Bereich Consumer-Health sowie Märkte für Medizingeräte zur Vitaldatenerfassung. In unserem Arbeitsgebiet Connected Health entwickeln wir Lösungen für Gesundheitsleistungen, die flexibel von überall aus eingesetzt werden können und kontaktlos funktionieren.

Verschiedene neurologische Erkrankungen, wie Parkinson oder Epilepsie, gehen mit Bewegungsstörungen einher. Etwa Zittern, anhaltende Muskelanspannungen oder Gleichgewichtsstörungen. Diese lassen sich auf den Radaraufnahmen abbilden. Die Radartechnologie kann auch mit anderen Lösungen, etwa mobilen EEG-Systemen kombiniert werden, um beispielsweise eine Verbesserung der Detektion von epileptischen Anfällen zu erhalten.

Plötzlicher Kindstod, auch Sudden Infant Death Syndrome genannt (kurz: SIDS), meint den plötzlichen Tod eines gesund erscheinenden Säuglings ohne bekannten medizinischen Grund. Die Rückenlage, die Verwendung eines Schlafsacks anstelle von Kissen und Decken und ein eigenes Bett sorgen bei Säuglingen für einen sicherere Schlafumgebung. Neben diesen präventiven Maßnahmen ist auch hier der Einsatz von Radar zur Überwachung der Vitalfunktionen denkbar. So können Unregelmäßigkeiten in der Atmung, dem Puls oder eine ungünstige Bauchlage des Kindes frühzeitig identifiziert werden.