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Die Welt ist im Wandel, mehr denn je. Man kann abwarten, was kommt. Man kann die Zukunft allerdings auch in die eigene Hand nehmen.

Fraunhofer vs. Corona: Kontaktlose Gesundheitsüberwachung ansteckender Patientengruppen

Aktuelle Lage in der Corona-Pandemie

Durch die Corona-Krise sehen sich die Krankenhäuser mit einer Vielzahl infizierter und somit hochgradig ansteckender Patienten konfrontiert. Ein Großteil von ihnen wird jedoch nicht auf der Intensivstation untergebracht, sondern manuell überwacht, indem regelmäßig Körpertemperatur und andere Messwerte vom Pflegepersonal erfasst werden. Jeder einzelne dieser Kontakt steigert allerdings das Risiko einer Ansteckung des Pflegepersonals.

Tragbare Messgeräte können diese häufigen Besuche verringern. Sie überwachen die Vitalwerte wie Körpertemperatur, Sauerstoffgehalt und Atemfrequenz und geben diese Werte drahtlos an ein zentrales Informationssystem weiter. Dies ermöglicht eine umfassende, kontaktlose Überwachung der Patientinnen und Patienten. Das Pflegepersonal wird entlastet und vor Ansteckungen besser geschützt, um die hohe Zahl an Patientinnen und Patienten weiter betreuen zu können.

Um das System im Gesundheitswesen und an erkrankten Menschen zu nutzen, muss es zuverlässig funktionieren. Das bedeutet, das System muss robust gegenüber Störfaktoren sein und mit vielen gleichzeitig überwachten Patienten problemlos funktionieren. Das Fraunhofer IKS prüft dafür zusammen mit Airbus einen bereits im Feld getesteten Ohren-Sensor, um sicherzustellen, dass das System robust genug für die Verwendung im Krankenhaus ist. Zudem soll getestet werden, ob sich das System skalieren lässt und auch im größeren Rahmen, also mit vielen parallel betriebenen Sensoren, zuverlässig arbeitet.

Fliegende Krankenhäuser zur Behandlung und zum Transport von Patienten

Airbus bietet mit den MedEvac-Maschinen Flugzeuge an, die als fliegende Krankenstationen fungieren. Im Frühjahr 2020 wurden mit diesen Flugzeugen der Deutschen Bundeswehr besonders stark an COVID-19 erkrankte Personen aus Italien und Frankreich zur Behandlung nach Deutschland geflogen. Da das medizinische Personal an Board begrenzt ist, werden In-Ear-Sensoren eingesetzt, die die wichtigsten Vitalfunktionen der Patienten überwachen. Medizinisches Personal kann so den Zustand aller Passagiere zentral an einem Rechner überwachen. Dieses System eignet sich auch für Krankenhäuser, die durch COVID-19 überlastet sind. Dort können Patienten auf Normalstationen so laufend überwacht werden, und gleichzeitig unnötige Kontakte und damit Ansteckungen vermieden werden.

Unser Beitrag – Verlässliche Gesundheitsüberwachung, auch im größeren Stil

Das Basissystem aus Messgeräten und experimenteller Software wird von beteiligten Industriepartnern bereitgestellt. Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IKS prüfen und optimieren das System im Labor. Die einfache Plattform bestehend aus einem Ohren-Sensor, einem optionalen Wireless EKG, einem lokalen Erfassungsknoten (RaspberryPI) sowie einem Dashboard zur Visualisierung der Daten soll im Gemeinschaftsprojekt mit Airbus um die nötigen Mechanismen erweitert werden, die Robustheit und Skalierbarkeit gewährleisten.

Das System muss hohe Safety-Anforderungen erfüllen, da es in sicherheitsrelevanten Bereichen eingesetzt werden soll. Diese besonders hohen Sicherheitsansprüche testen die Forscherinnen und Forscher in Stresstests in einem eigenen Referenzsystem. Auch die Daten aus den Feldtests fließen in die Prüfung mit ein.

Die Forscherinnen und Forscher prüfen zudem, inwieweit sich das System auf größere Einsatzgebiete skalieren lässt und beispielsweise in bestehende Krankenhaussysteme integriert werden kann. Ausgehend vom Prototypen wird ein skalierbares Produkt entwickelt, dass die Vitaldaten vieler Patienten überwacht und für die Verarbeitung großer Datenmengen in einem System geeignet ist. Bislang ist die Software auf nur wenige Endgeräte ausgelegt, die Forschenden testen daher, wie das System reagiert, wenn deutlich mehr Endgeräte gleichzeitig angeschlossen sind. So soll das Potential sowohl in Ausnahmesituationen wie der Corona-Pandemie, als auch dauerhaft im normalen Krankenhausbetrieb nutzbar gemacht werden.

Das entwickelte System verspricht Anschlussstellen für weitere Kooperationen zur gemeinsamen Erweiterung mit den Kooperationspartnern. Die erhobenen Daten könnten mit KI-basierten Methoden automatisch ausgewertet und Handlungsempfehlungen abgeleitet werden, die den Krankenhausbetrieb erleichtern.

Leistungen des Fraunhofer IKS

Adaptive Software

Das Fraunhofer IKS arbeitet daran, dass Embedded Systems adaptiv und erweiterbar sind.

Ausfallsichere Embedded Systems

Das Fraunhofer IKS entwickelt ausfallsichere Embedded Systems.

Verlässliche vernetzte Systeme

Das Fraunhofer IKS arbeitet daran, komplexe Gesamtsysteme echtzeitfähig, verfügbar und sicher zu gestalten.