Textilsensorik: Smart Shirts messen den Herzschlag
Textilsensorik: Smart Shirts messen den Herzschlag
Mit zunehmenden Möglichkeiten tragbarer Technologien – ob mitgeführt oder am Körper – wächst das Interesse an weiteren, unkompliziert in den Versorgungsprozess integrierbaren, digitalen Lösungen (1). Insbesondere das Messen und Überwachen von Vitalparametern im Behandlungsverlauf durch elektronifizierte Kleidungsstücke weist Potenziale auf (2). Sie sind speziell angefertigt, beinhalten z.B. Metalle oder Polymere zur Leitung von Signalen und können unter anderem Vitalparameter, körperliche Aktivität oder den Standort einer Person erheben (2-4). Zum Einsatz kommen kann Textilsensorik beispielsweise in Diagnostik, Therapie oder der Rehabilitation. In letzterem liegen insbesondere Chancen der dauerhaften, über die stationäre Behandlung hinausgehende Überwachung und Überprüfung ausschlaggebender Parameter.
Im Falle kardiovaskulärer Erkrankungen ist dies von großer Bedeutung. Denn: Patienten sind sich meist erst nach einem kardiologischen Vorfall bewusst über ihre individuellen Risiken sowie gesundheitsfördernde Maßnahmen, die sie treffen sollten (3). Gleichzeitig sind Werte wie die Herzfrequenz einfach erhoben und haben einen enormen Einfluss auf die gesundheitliche Risikoeinschätzung (5). Gutes Beispiel ist die Überwachung von Vorhofflimmern als großer Risikofaktor insbesondere für eine Herzinsuffizienz. Für ihre Behandlung entstanden Kostenträgern in 2015 Krankheitskosten von rund 5,2 Milliarden Euro (6). Wie können Smart Shirts Kostenträger entlasten?
Textilien als smarte Helfer
Smarte Textilien können zur Gruppe der Wearables gezählt und auf verschiedene Arten umgesetzt werden: angeboten wird eine Vielfalt über Armbändern, Handschuhen bis hin zu Strümpfen. Das Smart Shirt ist das bekannteste smarte Textilstück (1). Es besteht wie ein herkömmliches Kleidungsstück aus Fasern und Garn, welche jedoch durch elektronische Komponenten wie Sensoren und Kommunikationssysteme sowie zugehörigen Energiequellen ergänzt werden (1, 7). Zu diesen gehören z.B. Elektroden oder piezoresistive Sensoren für kardiologische Werteerhebung, Atem- und Muskelaktivitätsmessungen oder zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung im Blut (1, 4). Da Vorhofflimmern häufig asymptomatisch verläuft, kann eine gezielte Diagnostik durch digitales Monitoring via Smart Shirt unterstützt werden (4).
Vielfältige Möglichkeiten alltäglicher Messungen
Durch die einfache Nutzung und Integration in den Alltag stellen Smart Shirts eine interessante Möglichkeit dar, den Behandlungsprozess zu bereichern. Viele sind in der Lage, mehrere Parameter gleichzeitig zu messen (1), wodurch die Behandlung potenziell präziser wird. Fachkräfte können in der Verlaufsbesprechung, der adäquaten Einschätzung des Gesundheitszustandes und Planung ambulanter Maßnahmen ihrer Patienten unterstützt werden (1). Speziell im Bereich der Kardiologie werden durch Textilsensorik Einschätzungen der Herzgesundheit möglich (3). Die Daten sind laut Hersteller sehr genau, weil Sensoren nicht am Handgelenk, sondern am Brustkorb eng aufliegen. Daten werden über Einheiten an Apps gesendet. Letztere lassen sich vor dem Tragen anheften und danach wieder abnehmen und werden – anders als die regulär waschbaren Smart Shirts – nicht mitgewaschen (8, 9).
Telemedizin wird gefördert und Patienten werden stärker in ihr Gesundheitsmanagement involviert (1). Smarte Shirts lassen ihre Träger vergessen, dass sie dauerhaft ein Messinstrument tragen, da sie auf eine angenehme Tragbarkeit hin entwickelt werden. Sie sind leicht, bequem, flexibel und langlebig. Zusammen mit einer großen Mess-Auflagefläche stellt dies einen großen Vorteil im Gegensatz zu herkömmlichen Messmethoden wie Manschettengeräten oder Elektroden dar. Diese sind oft unbequem und unpraktisch und lassen keine wirkliche, patientengerechte Langzeitmessung zu, da beispielsweise Elektroden und Kontaktgel allergische Reaktionen erzeugen können. Darüber hinaus werden große Mengen an Abfall erzeugt, der durch die waschbare und wiederverwendbare Textilsensorik vermeidbar wird (1, 3, 7).
Validierung hängt Zahl der Prototypen hinterher
Verglichen mit der hohen Studien- und Prototypenanzahl sind aktuell nur wenige Smart Shirts und ihre Methodik ausreichend validiert. Sie werden nicht vergütet, was zu Problemen führen kann, wenn sie in die Verordnung durch Health Professionals gehen sollen (1). Diese findet noch nicht statt. Auch die Kosten können durch eine Evaluation beeinflusst werden: Aktuell fallen für ein Smart Shirt mit integriertem EKG sowie Atem- und Aktivitätssensoren rund 225 Euro an (7). Würde ein CE-Kennzeichen geführt und Smart Shirts in der Gesundheitsversorgung erstattet werden können, wären Preise für Anwender geringer. Aktuell sind Wearables wie Smartwatches noch in einem ähnlichen Preissegment zu finden. Eine gute Smartwatch kostet laut Stiftung Warentest zwischen rund 179 und 449 Euro (10).
Darüber hinaus existieren technische Herausforderungen. Die Sensorik in den Smart Shirts muss weiterentwickelt und optimiert werden, um beispielsweise Positionierung und Sensitivität der Messungen zu erhöhen (1). Hierzu zählen Verarbeitung, Sitz und Haftung der Sensorik (5).
Potenziale durch Kooperation heben
Die Vielzahl an Prototypen sollte adäquat validiert werden, um die Auswahl für Kunden bzw. Patienten zu steigern, den Markt an Smart Shirts zu vergrößern und das Preisniveau durch Wettbewerb niedrig zu halten (1).
Um Potenziale weiter auszuschöpfen und die Entwicklung smarter Textilien voranzutreiben, bedarf es darüber hinaus der Kooperation verschiedener Fachdisziplinen. Hierzu könnten Professionen aus Bereichen wie Material und Textilien, Ingenieurwesen, Medizin oder Elektrotechnik zählen (3). Hinzu kommt die Notwendigkeit einer ärztlichen Überwachung aufgezeichneter Werte, auch wenn Patienten eigenständig Daten anhand von Smart Shirts erheben (11), ebenso wie die Notwendigkeit des Schaffens von Schnittstellen mit elektronischen Akten.
Fazit
Smarte Textilien sind bereits Teil einzelner Lebensbereiche. In der Freizeit finden sie beispielsweise im Sport Anwendung. Die Gesundheitsversorgung ist ein vielversprechender Markt – hier kann eine dauerhafte Überwachung relevanter Parameter ermöglicht und somit potenzielle Krankheits- oder Versorgungskosten eingespart werden.
Quellen
- Khundaqji H, Hing W, Furness J, Climstein M. Smart shirts for monitoring physiological parameters: Scoping Review. JMIR MHEALTH AND UHEALTH. 2020;8(5). zum Original
- Bendel O. Smart Clothes. zum Original
- Nigusse AB, Mengistie DA, Malengier B, Tseghai GB, Langenhove LV. Wearable Smart Textiles for Long-Term Electrocardiography Monitoring-A Review. Sensors (Basel). 2021;21(12). zum Original
- Veltmann C, Ehrlich JR, Gassner UM, Meder B, Möckel M, Radke P, et al. Wearable-basierte Detektion von Arrhythmien. Der Kardiologe. 2021;15(4):341-53. zum Original
- Reali P, Tacchinoi G, Rocco G, Cerutti S, Bianchi AM. Heart Rate Variability from Wearables: A Comparative Analysis Among Standard ECG, a Smart Shirt and a Wristband. In: Blobel B, Giacomini M, editors. pHealth 2019: Proceedings of the 16th International Conference on Wearable Micro and Nano Technologies for Personalized Health2019. zum Original
- Destatis. Krankheitskosten: Deutschland, Jahre, Krankheitsdiagnosen (ICD-10) 2021. zum Original
- AI HHS. Hexoskin Online Store 2022. zum Original
- AI HHS. Hexoskin Connected Health Platform 2022. zum Original
- QUS-Support. QUS 2022. zum Original
- Producto. Stiftung Warentest prüft Smartwatches (11/2021): „Smart im Alltag“ 2022. zum Original
- Bundesärztekammer, Bundesvereinigung K, Fachgesellschaften AdWM. Nationale Versorgungsleitlinie Chronische Herzinsuffizienz – Langfassung 2021. zum Original
