An Stelle von auf der Haut platzierten Sensoren könnten die Frühgeborenen in den Brutkästen der Neonatologie über ein Kamerasystem überwacht werden. Diese Technologie wird demnächst auf Frühgeborenen am Universitätsspital Zürich (USZ) erprobt. Sie ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der ETH Lausanne (EPFL), dem CSEM und des USZ, im Rahmen des Innovationsförderungsprogramms Nano-Tera.
Überwachung der Herzfrequenz und Atmung
Das vernetzte System soll die Herzfrequenz und die Atmung der Säuglinge überwachen. «Die heute direkt auf der Brust der Babys angebrachten Sensoren sind so sensibel, dass sie fast 90% Fehlalarme auslösen, vor allem wegen der Bewegungen der Babys», erläutert Jean-Claude Fauchère, Leitender Arzt und stellvertretender Direktor in der Klinik für Neonatologie des USZ. «Das Neugeborene muss jedes Mal angefasst und dadurch gestört werden, was zu Stress für das Baby und zu unnötigen Einsätzen der Krankenschwestern führt. Unter Umständen können sie weniger gut auf echte Notfälle reagieren, was ihre Pflegearbeit stört.» Für die Überwachung mit Kameras ist kein direkter Körperkontakt nötig. Die Herzfrequenz wird über kleinste Veränderungen auf der Babyhaut infolge des Herzschlags registriert. Die Atmung ihrerseits wird über Bewegungen der Brust und der Schultern analysiert. In der Nacht übernehmen Infrarotkameras die Aufsicht und gewährleisten damit eine lückenlose Überwachung.
Hochsensible Kameras reagieren auf Farbveränderungen der Haut
Für das Bildverarbeitungssystem haben die Forscher des CSEM hochsensible Kameras eingesetzt, die jede noch so kleine Farbveränderung der Haut registrieren. Zusammen mit ihrem Forschungspartner EPFL wurden Algorithmen entwickelt, um die erfassten Daten in Echtzeit zu bearbeiten. Das CSEM hat sich auf die Überwachung der Atmung der Neugeborenen konzentriert und die Forscher der EPFL auf die Herzfrequenz. «In einer ersten Phase wurde das System an Erwachsenen erprobt, indem eine bestimmte Stelle auf der Stirn der Probanden überwacht wurde», erläutert Sibylle Fallet, EPFL-Doktorandin.
Gleiche Resultate wie mit herkömmlichen Sensoren
«Unsere Algorithmen sind so programmiert, dass die gewählte Stelle auch unter Bewegung verfolgt wird; wir sind somit in der Lage, einzelne Hautpixel voneinander zu unterscheiden und ihre minimalen Farbveränderungen zu messen, um den Herzrhythmus zu ermitteln», fügt sie hinzu. «Die Testergebnisse haben gezeigt, dass die Kameras praktisch die gleichen Resultate erzielen wie herkömmliche Sensoren.»
Algorithmendaten werden in Tests mit Sensordaten verglichen
Am Universitätsspital Zürich werden aktuell die Tests mit frühgeborenen Säuglingen vorbereitet. Forscherin Virginie Moser vom CSEM ist vor Ort für den Ablauf der Testreihen verantwortlich: «Wir möchten auf einer möglichst grossen Anzahl Frühgeborenen Messungen vornehmen und überprüfen, ob die Angaben unserer Algorithmen in echten Einsatzsituationen mit den Daten der direkt auf der Haut angebrachten Sensoren übereinstimmen.»
Projekt hat gute Chancen die heutige Lösung zu ersetzen
Lassen sich die Annahmen bestätigen, hat das im Rahmen des gemeinsamen Projekts entwickelte System gute Chancen in Zukunft die heutigen Sensoren zu ersetzen. Dadurch würde sich die Anzahl Fehlalarme reduzieren lassen und das Wohlbefinden der kleinen Patienten deutlich steigern.
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