Optimierung eines textilen EKG-Tragesystems

Die Senkung der Todesrate auf Grund von plötzlichem Herzversagen ist das angestrebte Ziel des gemeinsamen Forschungsprojektes der Hohenstein Forscher und deren Kollegen der Metrax GmbH aus Rottweil. Die Wissenschaftler arbeiten derzeit an der Entwicklung eines neuen, alltagstauglichen Tragesystems zur Überwachung und Therapie kardiologischer Risikopatienten. Das portable System soll die Qualität der Diagnose und Therapie von Herzerkrankungen ebenso wie die Lebensqualität der Träger verbessern und helfen die Behandlungskosten zu senken.

Die Entwicklung adressiert schwerpunktmäßig folgende zwei Krankheitsbilder: die Herzinsuffizienz, eine Herzschwäche von der allein in Deutschland rund 1,3 Millionen Menschen, mit jährlichen hohen Zuwachsraten, betroffen sind, und der plötzliche Herztod, Todesursache Nummer eins in der westlichen Welt.

Das schnelle, möglichst rechtzeitige Erkennung von Funktionsstörungen des Herzens und eine unmittelbare, effektive Therapie könnten viele Leben retten und durch einen Verzicht einer aufwändigen stationären Behandlung einen der größten Kostenfaktoren im Gesundheitswesen reduzieren.

Die Qualität der Diagnose und Therapie von kardialen Erkrankungen kann durch eine lückenlose, über einen Zeitraum von Monaten aufrechterhaltene Überwachung mittels eines textilen Tragesystems für das Langzeitmonitoring wesentlich verbessert werden.

Die dabei vorgesehene lange Tragedauer des Systems am Körper (24 Stunden, 7 Tage die Woche) stellt hohe Anforderungen an Passform, Haltbarkeit und Hygiene. Besonders bei warmen Temperaturen ist ein guter Tragekomfort für den erfolgreichen Einsatz wichtig.

Die bereits existierenden Systeme im Bereich des textilen Elektrokardiogramm (EKG) -Monitorings können bisher diesen Anforderungen nicht gerecht werden und sind für die beabsichtigten Anwendungsgebiete noch nicht alltagstauglich. Neben der eingeschränkten Leistungsfähigkeit ist v.a. der Tragekomfort nicht gegeben. Diese Eigenschaft ist aber für den Einsatz rund um die Uhr besonders wichtig. Ältere Patienten, die auf Grund ihrer bestehenden Erkrankung einem größeren Leidensdruck ausgesetzt sind, haben daher erhebliche Umgangsprobleme im Alltag und sind aus diesem Grund nicht bereit, die vorhandenen Systeme anzuwenden.

Ziel des gemeinsamen Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines optimierten textilen Tragesystems für das EKG-/Aktivitäts-Langzeitmonitoring und tragbarer Defibrillatorensysteme zur Überwachung und Therapie kardiologischer Risikopatienten.

Auf Basis zweier einfacher Grundformen eines textilen Tragesystems mit integrierten trockenen EKG-Elektroden und im Notfall aktivierbaren Defibrillationselektroden, das von der Metrax GmbH bereits erarbeitet wurde, soll eine innovative, alltagstaugliche Lösung erreicht werden.

Mittels aktueller 3D-Scandaten zielgruppenspezifischer Körperproportionen wird in Hohenstein eine optimierte Schnittkonstruktion entwickelt, die bei einer maschinellen Fertigung eine bestmögliche EKG-Signalqualität unterstützt. Dabei wird besonders auf maximalen Tragekomfort d.h. optimale Atmungsaktivität und Hautverträglichkeit geachtet. Das neue Tragesystem soll eine hohe Gebrauchstauglichkeit in Bezug auf das An- und Ausziehen sowie die Verstell- und Einstellmöglichkeiten und häufige Waschbarkeit in einer konventionellen Haushaltswaschmaschine gewährleisten, ohne die Funktion des gesamten Systems zu beeinträchtigen.

Die optimale Platzierung der Sensoren und Aktoren am menschlichen Körper und die Integration der Elemente in das Tragesystem, welches den ganzen Tag lang von dem herzkranken Patienten getragen werden soll, stellen völlig neue Herausforderungen für die Schnittkonstruktion dar.

Die Hohenstein Forscher sind sich sicher, den hohen und zum Teil gegensätzlichen Anforderungen an ein solches System gerecht zu werden und eine alltagstaugliche Lösung zu entwickeln, welche die Wünsche der betroffenen Patienten ausreichend berücksichtigt und somit eine breite Anwendung ermöglicht.

Herzinsuffizienz und plötzlicher Herztod

Bei der Herzinsuffizienz ist das Herz nicht mehr in der Lage, genügend Blut in den Kreislauf zu pumpen und lebenswichtige Organe ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen. Das relativ späte Auftreten klinisch relevanter Zeichen führt zu einer hohen Liegedauer in Krankenhäusern und aufwendigen Rehabilitationsmaßnahmen und damit zu sehr hohen Behandlungskosten.

Ein plötzlicher Herz-Kreislauf-Stillstand, an dem ca. 300.000 Menschen jährlich in Europa sterben, wird meist durch Kammerflimmern verursacht. Die einzige wirksame Therapie in diesem Fall ist die sog. Defibrillation, das Verabreichen eines hochenergetischen Schocks über an den Brustkorb angebrachten Elektroden. Um wirksam zu sein, muss diese allerdings innerhalb weniger Minuten nach Eintreten des Akutereignisses durchgeführt werden.