Echtzeitüberwachung für bessere Gesundheit: Smarte Sensoren im Einsatz

Die medizinische Echtzeitüberwachung durch moderne Sensoren verändert die Patientenversorgung grundlegend. Mit der Fähigkeit, Vitalparameter kontinuierlich und präzise zu messen, ermöglichen diese Technologien eine engmaschige Überwachung und tragen zur Früherkennung von gesundheitlichen Problemen bei.

Unabhängig von der Form tragen die Sensorlösungen nicht nur zur Behandlungseffizienz bei, sondern auch zu einer verbesserten Lebensqualität der Patientinnen und Patienten. Die folgenden aktuellen Sensorlösungen zeigen beispielhaft, wie die medizinische Überwachung in unterschiedlichen Bereichen auf ein neues Niveau gehoben werden kann.

Die Amerikanische Chemische Gesellschaft (ACS) stellt ein vielversprechendes Beispiel für die Zukunft der medizinischen Echtzeitüberwachung vor: Ein selbstbetriebener Sensor, der speziell für die Optimierung von MRT-Untersuchungen entwickelt wurde. Ein triboelektrischer Nanogenerator (TENG) betreibt den Sensor, indem er Energie durch Reibung zwischen Polymeren erzeugt. Dadurch lassen sich Metall- oder Magnetkomponenten, die die MRT-Technologie stören könnten, vermeiden. Das erleichtert nicht nur die Handhabung, sondern minimiert gleichzeitig den Wartungsaufwand.

Indem der Sensor den Kontrast der Bilder in Echtzeit anpasst, werden Gewebestrukturen deutlicher dargestellt. Radiologinnen und Radiologen erleichtert dies die Identifikation von Auffälligkeiten, wie Tumoren oder Entzündungen. Zudem reduziert der selbstbetriebene Sensor die Notwendigkeit für manuelle Einstellungen am MRT, was den Workflow verbessert und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Bildgebung erhöht.

Eine andere Lösung kommt vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM: Ein Sensor, der den Sauerstoffgehalt in der Atemluft präzise misst. Traditionell misst ein Fingerclip die Sauerstoffkonzentration im Blut bei Patientinnen und Patienten in der Intensivpflege oder während einer Anästhesie. Der entwickelte O₂-Sensor kann in Atemmasken oder Beatmungsschläuche integriert werden und so nicht-invasiv und kontinuierlich den Sauerstoffgehalt erfassen.

Dazu nutzt der Sensor ein optisches Messverfahren, bei dem eine fluoreszierende Substanz ins Spiel kommt. Sauerstoff schwächt ihre Leuchtkraft ab. So erhält medizinisches Fachpersonal in Echtzeit exakte Daten zur Atemgaszusammensetzung, und kann schnell und zuverlässig auf Veränderungen reagieren. Dadurch wird die Patientenversorgung sicherer und effizienter umgesetzt.

Ein spannender Ansatz aus einem anderen Bereich der Medizintechnik ist die Entwicklung einer Sensorsohle, speziell konzipiert für Diabetespatientinnen und -patienten. Diese in Zusammenarbeit mit dem Magdeburger Unternehmen Thorsis entwickelte Sohle nutzt eine ausgeklügelte Temperatursensorik, um Fußgeschwüre – eine häufige Komplikation bei Diabetes – präventiv zu verhindern.

Die Sensoren erfassen Temperaturunterschiede an den Füßen, denn bei Entzündungen steigt die Temperatur lokal an. Drohende Geschwüre können so frühzeitig erkannt werden, bevor schwerwiegende Komplikationen entstehen. „Wenn man damit zwei Drittel der Geschwüre verhindern kann, haben wir einen großen Effekt. Es gibt rund 35.000 Amputationen pro Jahr in Deutschland, 75 Prozent sind durch Diabetes und Empfindungsstörungen verursacht,“ erklärt Prof. Peter R. Mertens, Direktor der Universitätsklinik für Nieren- und Hochdruckkrankheiten der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, die Bedeutung der Sensorlösung. In Kombination mit Telemedizin kann die Sensorsohle eine engmaschige Betreuung der Patientinnen und Patienten gewährleisten und das Risiko von Amputationen erheblich verringert.

Im Bereich der postoperativen Überwachung entwickelt das EU-Projekt ThrombUS+ eine Lösung mit Sensoren, die speziell zur Prävention von tiefen Venenthrombosen eingesetzt werden soll. Es handelt sich um ein tragbares, KI-basiertes Wearable, das kontinuierlich physiologische Signale überwacht. Dafür werden mehrere Sensoren kombiniert – darunter Ultraschall sowie elektrische Impedanzplethysmographie und Lichtreflexionsrheographie – die die venöse Aktivität überwachen und so eine präzise Früherkennung ermöglichen sollen.

Besonders im klinischen Umfeld, beispielsweise im Aufwachraum nach einer Operation, kann das System unterstützten, indem es das medizinische Personal automatisch warnt und präventive Maßnahmen ermöglicht. „Ein zweiter Aspekt ist die Prävention mittels eines Netzwerks von Sensoren für physiologische Signale und Aktivitätsmessungen zur Bewertung der Aktivitätsmuster der unteren Gliedmaße“, erläutert Dr. Thorsten Prinz vom Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. (VDE), der das Projekt begleitet. Durch diese präventiven Ansätze kann das Wearable sowohl im klinischen Umfeld als auch im Bereich der ambulanten Versorgung zur Thrombosevorbeugung beitragen, indem es die Bewegungsaktivität der Patientinnen und Patienten überwacht und durch präventive Maßnahmen unterstützt.

Die vorgestellten Sensorlösungen zeigen, wie sich die Möglichkeiten durch neue Technologien stetig erweitern und verbessern. Durch die kontinuierliche Überwachung und Früherkennung kritischer Gesundheitsparameter, wie beispielsweise bei der MRT-Bildgebung, der Atemgasanalyse, der Diabetes-Prävention und der Thromboseerkennung, ermöglichen diese Technologien präzisere Diagnosen und gezielte präventive Maßnahmen.

Ob im klinischen Alltag oder in der ambulanten Versorgung – diese Sensoren steigern nicht nur die Effizienz der Behandlungen, sondern verbessern auch die Lebensqualität der Patientinnen und Patienten. Durch den Einsatz intelligenter Sensoren wird die Patientenüberwachung sicherer, schneller und individueller, was langfristig die Gesundheitsversorgung insgesamt optimiert.