Digitalisierung: Schlüssel zur personalisierten Medizin

Cardio-Gurt fürs Langzeit-EKG

Elektroden, die den Schlaf behüten
 

 

/documents/9850830/9850865/Cardio-Gurt+2+Version/074e0932-f76f-40bc-bf50-c2b93361beae?t=1563883400397

Wie schlägt das Herz im Schlaf? Stockt der Atem, oder geht er ruhig und stetig durch die Nacht? Empa-Forscher haben einen Cardio-Gurt entwickelt, der dank gestickter Elektroden ein Langzeit-EKG über die ganze Nacht aufzeichnen kann. Zum Einsatz kommt das textile Messgerät am Brustkorb von Menschen, die während des Schlafs an Atempausen leiden. Jede Atempause führt beim Menschen zu einem charakteristischen Herzfrequenz-Muster und kann dadurch via EKG erfasst werden. Die so genannte Schlafapnoe tritt in unterschiedlich schwerer Ausprägung auf und kann zu starker Tagesmüdigkeit bis hin zu unkontrollierbarem Sekundenschlaf und chronischen Herz-Kreislauferkrankungen führen. Das textile Messgerät ermöglicht eine Anwendung beim Patienten zuhause, ohne dass er durch medizinisches Personal betreut werden muss. Somit können anhand des Langzeit-EKGs Vorabklärungen zum Schweregrad der Schlafapnoe im heimischen Umfeld des Patienten gemacht werden, welche die Diagnose im Schlaflabor unterstützen. Darüber hinaus kann die Effektivität von verordneten Behandlungen überprüft werden, indem das textile EKG-Gerät auch nach der Diagnose vom Patienten zuhause angewendet wird. Für das optimale Zusammenspiel von Forschung und klinischer Anwendung arbeiten die Forscher der Empa gemeinsam mit Medizinern vom Schlaflabor des Kantonsspitals St. Gallen zusammen an diesem ehrgeizigen Projekt.

Damit das Messgerät die nächtliche Erholung nicht beeinträchtigt, haben Empa-Forscher der Abteilung «Biomimetic Membranes and Textiles» einen textilen Brustgurt entwickelt, dessen Elektroden mit Polymerfasern bestickt sind. Mit der Empa-Plasmaanlage konnten Nanometer-feine metallische Schichten auf die Stickfäden appliziert werden, wodurch diese leitfähig werden, keine unerwünschten Hautreaktionen hervorrufen und gleichzeitig waschbar sind.

Die so gewonnenen EKG-Signale werden in einem Datenlogger gespeichert oder können an Empfängergeräte weitergeleitet werden. Besonders exakt im Vergleich zu herkömmlichen EKG-Gurten sind diese Daten, da die textilen Sensoren sich flexibel dem schlafenden Körper anschmiegen und so den Kontakt halten können. Zudem sorgt ein Feuchtigkeitsreservoir dafür, dass die porösen Sensoren nicht austrocknen und so kontinuierlich hochwertige Daten der Schlafenden senden können.

Das Potenzial des Brustgurts erkannte bereits die internationale Jury des «Techtextil Innovation Awards», die 2015 den ersten Prototypen des EKG-Gurts auszeichnete. Eine klinische Studie mit dem Schlaflabor des Kantonsspitals St. Gallen hat bestätigt, dass der Cardio-Gurt Signale liefert, welche qualitativ mit Signalen von Gel-Elektroden, welche üblicherweise für die Aufzeichnung von EKG-Signalen verwendet werden, vergleichbar ist (Fontana et al., 2019, Sensors). Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Anwendung der EKG-Gurte beim Patienten zuhause qualitativ hochwertige Signale erfasst, welche für weitere Abklärungen des Patienten verwendet werden können (Fontana et al., eingereicht bei Sensors).

Zusätzlich sind neue Projekte entstanden, die die Weiterentwicklung, Vermarktung und Verwendung der EKG-Gurte für weitere klinische Anwendungen vorantreiben. Bei der Industrialisierung, der Markteinführung sowie der Geschäftsmodellentwicklung sind noch einige Herausforderungen zu meistern, die in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern, Medizinern vom Kantonsspital St.Gallen und Experten der Hochschule St.Gallen in Angriff genommen werden.

 

Referenzen

Fontana P, Martins NRA, Camenzind M, Rossi RM, Baty F, Boesch M, Schoch OD, Brutsche MH und Annaheim S, Clinical Applicability of a Textile 1-Lead ECG Device for Overnight Monitoring, Sensors, 19, 2436, doi:10.3390/s19112436

Fontana P, Martins NRA, Camenzind M, Rossi RM, Baty F, Boesch M, Schoch OD, Brutsche MH und Annaheim S, Applicability of a Textile ECG-Belt for Sleep Monitoring in a Home Setting, submitted to Sensors

Partner
Die #smarthalle

Die Stadt St.Gallen stellt in der Innenstadt an zentraler Lage temporär Räumlichkeiten zur Verfügung, um das Thema Smart City einem breiten Publikum näher zu bringen. St.Galler Institutionen und Unternehmen sind darin mit verschiedenen Aktivitäten wie z.B. Ausstellungen, Referaten, Workshops oder Podiumsdiskussionen präsent.

Diese sogenannte #smarthalle wird am 3. September 2019 anlässlich des Digitaltages an der Neugasse 30 (ehemals Schuhaus Walder) eröffnet und der Bevölkerung während drei Monaten bis 23. November 2019 der Informationsvermittlung und dem Dialog offenstehen.