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· Review-Artikel · 8 Min. · Von Lisa Korte

Smarte Pflaster unterstützen Neonatologie

Smarte Pflaster Neonatologie

Unter Wearables verstehen die meisten Menschen zunächst Smart Watches und ähnliche tragbare Geräte. Zunehmende Aufmerksamkeit erfahren darüber hinaus smarte Pflaster. Sie können über den direkten Hautkontakt Werte wie Puls und Atemfrequenz präzise messen (1). Es werden immer bessere Sensoren für solche intelligenten Pflaster entwickelt, die nicht nur im Kontext von Gesundheitsförderung und Prävention interessant sind, sondern auch Therapiechancen bieten: In der stationären Versorgung kann die Kopplung der Pflaster mit weiteren Geräten zu enormen Verbesserungen der Behandlung vulnerabler Gruppen führen, beispielsweise in Hinblick auf die Atmungsunterstützung von Frühgeborenen (2-4). Welche Wettbewerbsvorteile können Kliniken mit neonatologischen Fachabteilungen durch smarte Pflaster erzielen?

Neue Wege des Gesundheitsmonitorings bei Frühchen

Die enormen Entwicklungssprünge in Technologie und Materialwissenschaften bieten große Chancen für die Gesundheitsversorgung: Wearables mit hochpräzisen Sensorsystemen ermöglichen heute bereits eine umfassende Überwachung von Vitalparametern (2). Mittels sogenannter smarter Pflaster kann beispielsweise die Atmung von Frühgeborenen überwacht werden. Ihre meist lebensbedrohliche Lage bedarf einer akuten intensiven Versorgung, zumal hierdurch Entwicklungsstörungen im späteren Lebensverlauf vermieden werden können. Die Lungen von Frühchen sind noch nicht vollständig ausgebildet: In Deutschland sind beispielsweise von den jährlich 78.000 Frühgeborenen zwei Drittel auf eine Unterstützung der Atmung angewiesen (4). Smarte Pflaster bieten diesbezüglich neue Wege für die Neonatologie.

Das neue smarte Pflaster der Gesundheitsversorgung

Das smarte Pflaster hat wenig mit dem gleichnamigen üblichen Pflaster im Sinne der Wundversorgung zu tun. Dennoch werden smarte Pflaster auch für die Wundversorgung entwickelt und erprobt. Die digitalen Produkte sind mit zahlreichen Sensoren ausgestattet, die z. B. pH-Wert oder Temperatur der Wunde messen (5). In der Neonatologie können smarte Pflaster wiederum über Sensorik atmungsbezogene Parameter messen. Das Pflaster wird auf die Brust der Frühchen geklebt und die gemessenen Parameter werden mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) verarbeitet und an ein Beatmungsgerät gesendet, damit die Atmungsunterstützung an die Eigenatmung angepasst werden kann (2, 6). Bisher existieren lediglich Prototypen, beispielsweise arbeiten die Technische Universität Braunschweig und die Neonatologie der Universitätsmedizin Göttingen derzeit im Rahmen des Verbundprojekts smartNIV an einem Produkt mit 36 integrierten Biegesensoren (6).

Schonende Atmungsunterstützung durch hochpräzises Monitoring

Hinsichtlich der Atmungsüberwachung von Frühgeborenen stellen zahlreiche Drähte immer eine Hürde dar: Sie erschweren die Versorgung für das Gesundheitspersonal und verängstigen die Eltern. Das smarte Pflaster funktioniert drahtlos und ist darüber hinaus schonend für die dünne und sensible Haut von Frühchen, weil das Material weich und hautähnlich ist (2). Die vom akkubetriebenen Produkt gemessenen Daten können in Echtzeit kontinuierlich an andere Geräte wie ein Beatmungsgerät geschickt werden, damit die Beatmung unmittelbar an die Eigenatmung der Frühgeborenen angepasst werden kann. Für Kliniken versprechen diese neuen, schonenden Wege der Atmungsunterstützung einen exklusiven Ruf und Wettbewerbsvorteil, zumal Entwickler kostengünstige, umweltfreundliche Produkte versprechen (2, 6). Zudem wird das Gesundheitspersonal entlastet und die lebensbedrohliche Phase des Babys kann durch ein präzises Monitoring und eine schnellere Atmungsanpassung verkürzt werden (2). In der Folge sinkt womöglich die Verweildauer der Patienten.

Einsatz noch unvorhersehbar

Die bisher entwickelten prototypischen smarten Pflaster ebnen einen vielversprechenden Weg in die Regelversorgung, stehen jedoch überwiegend noch am Anfang. Die Marktreife ist noch längst nicht erreicht – schätzungsweise beträgt der weltweite Markt für Technologien der neonatologischen Intensivbeatmung über 1,2 Milliarden Euro mit fünfprozentigem Jahreswachstum (6). Kliniken können sich durch solche innovativen Technologien vor allem bei der Zielgruppe der Eltern von Frühgeborenen, die zweifelsohne in das sichere Gesundheitsmonitoring ihrer Babys investieren, einen guten Ruf verschaffen (7). Hier bedarf es jedoch der Zusammenarbeit mit Experten aus den Materialwissenschaften, Medtech-Unternehmen oder auch technischen Start-Ups. Insbesondere die Gewährleistung einer zuverlässigen, andauernden Stromversorgung, Zertifizierungsverfahren und Akzeptanzfragen stellen die größten Hürden dar (6). Die Komplexität bei der Kopplung mehrerer Geräte erschwert weiterhin den Weg zum einwandfreien, sicheren Einsatz in der stationären Praxis (3).

Multimedia-Technik mit großem Versorgungspotenzial

Smarte Pflaster bieten großes Potenzial für Kliniken mit neonatologischen Fachabteilungen: Die schätzungsweise kostengünstigen Produkte verkürzen die Verweildauer und stellen damit einen finanziellen Anreiz dar. Zudem tragen sie zur Präsenz der Klinik gegenüber einer interessierten Zielgruppe dar: Werdende Eltern sind in der Kliniksuche sehr anspruchsvoll, sodass der Einsatz smarter Pflaster als optimierte Atmungsunterstützung von Frühchen eine Klinik besonders hervorhebt (7). In Zukunft sind weiterhin klinische Studien und Optimierungen der bisher bestehenden Prototypen erforderlich. Hierbei kann auf bestehende ähnliche Produkte, beispielsweise im Bereich der Wundversorgung, zurückgegriffen werden. Weiterhin ist das Potenzial smarter Pflaster nicht nur im stationären Versorgungskontext groß, sondern auch bezogen auf das selbstständige Monitoring im häuslichen Umfeld. Hier werden ebenso bereits Pflaster entwickelt und erprobt, weshalb das gegenseitige Lernen auf Basis der verschiedenen Produkte empfehlswert sein kann (3, 8-10).

Quellen

  1. Schumacher F. Von Quantified Self zur Gesundheit der Zukunft. In: Andelfinger VP, Hänisch T, editors. eHealth : Wie Smartphones, Apps und Wearables die Gesundheitsversorgung verändern werden. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden; 2016. p. 39-51. zum Original
  2. Chung HU, Kim BH, Lee JY, Lee J, Xie Z, Ibler EM, et al. Binodal, wireless epidermal electronic systems with in-sensor analytics for neonatal intensive care. Science. 2019;363(6430):eaau0780. zum Original
  3. Manogaran G, Shakeel PM, Fouad H, Nam Y, Baskar S, Chilamkurti N, et al. Wearable IoT Smart-Log Patch: An Edge Computing-Based Bayesian Deep Learning Network System for Multi Access Physical Monitoring System. Sensors (Basel). 2019;19(13). zum Original
  4. Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Künstliche Intelligenz im „smarten“ Pflaster für Frühgeborene. 2020. zum Original
  5. Wang Y, Guo M, He B, Gao B. Intelligent Patches for Wound Management: In Situ Sensing and Treatment. Analytical Chemistry. 2021;93(11):4687-96. zum Original
  6. Technische Universität Braunschweig. Intelligentes Pflaster soll schonendere Atemunterstützung von Frühgeborenen ermöglichen 2020. zum Original
  7. Fuest B. Der neue Überwachungswahn im Kinderzimmer 2015. zum Original.
  8. Tseng RC, Chen CC, Hsu SM, Chuang HS. Contact-Lens Biosensors. Sensors (Basel). 2018;18(8). zum Original
  9. Ortega L, Llorella A, Esquivel JP, Sabaté N. Self-powered smart patch for sweat conductivity monitoring. Microsyst Nanoeng. 2019;5:3. zum Original
  10. Hastings C. Flexible Wireless Oxygen Sensor for Monitoring Newborns at Home: Medgadget; 2019. zum Original

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