Wearables: Kardiologisches Tracking to go

E-Auto, E-Fahrrad und E-Health – letzteres ist Ihnen neu? Die Digitalisierung macht vor keinem Lebensbereich halt und ist auch schon längst im Gesundheitswesen angekommen: Patient*innen informieren sich im Internet und nutzen Technologien, um Gesundheitsdaten zu erfassen und auszuwerten. Ärzt*innen bieten Rat und Hilfestellungen via Internet an und die zu behandelnden Patient*innen nehmen diese Dienstleistungen zunehmend in Anspruch – kurzum: Medizin wird digital! Vor allem sogenannte Wearables, also kleine technische Geräte, die Körperfunktionen und medizinische Messwerte aufzeichnen, sind kaum mehr wegzudenken. Wir geben einen Überblick, was die kleinen, technischen Helfer in Bezug auf die Herzgesundheit können – und was nicht.

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Wearables: Was ist das?

Noch vor 10 Jahren musste man, um ein EKG zu erfassen, den oder die Kardiolog*in des Vertrauens aufsuchen. Heute muss man dafür noch nicht einmal das Haus verlassen – dank sogenannter Wearables. Unter ihnen versteht man direkt am Körper oder der Kleidung getragene elektronische Geräte, die in der Lage sind, biophysikalische Daten zu erheben. Sie erfassen Parameter wie Schrittzahl, Körperposition, Kalorienverbrauch, Blutdruck und Blutzucker bis hin zur Herzfrequenz, Pulskurven und dem EKG. Die bekanntesten Wearables sind Smartwatches, Armbänder und Brustgurte, es existieren aber inzwischen auch Wearables in Form von Ringen, Brillen, Gürteln, Patches und T-Shirts.

Wearables werden von Nutzer*innen zum Zwecke des Self-Trackings, also der Selbstbeobachtung, getragen: Ziel ist es, den eigenen Körper genau zu analysieren, indem seine Aktivitäten aufgezeichnet werden. Gründe dafür gibt es viele: Das Tracking der sportlichen Leistung, das regelmäßige Erfassen von Gesundheitsdaten und letztendlich auch die Optimierung des Selbst sind nur eine Auswahl der Beweggründe für das Tragen von Wearables.

Tracking für die Herzgesundheit

Der technische Fortschritt in der Medizin hat also dazu geführt, dass einige medizinische Gesundheitsdaten nicht nur mittels professioneller Geräte aufgezeichnet werden können, sondern dies inzwischen von jedem und jeder durchgeführt werden kann. Vor allem im Bereich der Herzgesundheit bieten die kleinen Technik-Helfer eine Vielzahl von Trackingmöglichkeiten: So beobachten sie Herzfrequenz und Herzrhythmus, messen die Sauerstoffsättigung im Blut und können ein Elektrokardiogramm (EKG) sowie Pulswellen aufzeichnen. So können Wearables auch dazu genutzt werden, einerseits symptomatische Arrhythmien aufzuzeichnen oder auf asymptomatische Rhythmusstörungen, wie z.B. Vorhofflimmern, zu screenen.

Wie werden Arrhythmien erkannt?

Im klinischen Alltag ist es oft eine Herausforderung, Arrhythmien, also Herzrhythmusstörungen, zu erkennen – dabei ist dies essenziell für eine zielgerichtete Therapie. Da sie bei den betroffenen Patient*innen häufig nur sporadisch auftreten, sind tägliche Pulsmessungen, wiederholte EKG-Messungen und Langzeit-EKGs, aber auch implantierte Loop-Rekorder, Herzschrittmacher und implantierbare Defibrillatoren notwendig, um die Arrhythmie zu erkennen. Die häufigste Rhythmusstörung ist das Vorhofflimmern. In Deutschland leiden rund 1,8 Millionen Menschen daran. Nicht alle Betroffene wissen von ihrem unregelmäßigen Herzschlag, denn bei jedem Zweiten tritt Vorhofflimmern ohne Beschwerden auf. Das Screening von Aktivitäten des Herzens mittels Wearables ist daher eine hilfreiche Ergänzung zur klinischen Identifizierung von Vorhofflimmern.

Die technischen Geräte fungieren dabei zum einen als Eventrekorder – sie zeichnen also auf, wenn das Herz aus dem Rhythmus gerät. Zum anderen können Wearables aber auch als aktive (vom Patienten selbst durchgeführte Aufzeichnung) und passive (anwenderunabhängige Aufzeichnung) Arrhythmiedetektoren zu Screeningzwecken verwendet werden. Wearables erkennen auf Basis der Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung und Blutglukose sowie des EKGs und der Pulswellen, ob eine Arrhythmie besteht.  Dies wird durch zwei unterschiedliche Technologien ermöglicht: Der Photoplethysmographie (PPG) und der Elektrokardiographie (EKG).  Die PPG basiert dabei auf der Bestimmung der Absorption von Infrarotstrahlung durch Hämoglobin, die sich durch verschiedene Blutmengen während der Systole und Diastole verändert. Bei abnehmender Blutmenge steigt die Absorption des Infrarotlichts an. Die EKG-basierte Methode nutzt die Ableitung elektronischer Oberflächensignale analog zum konventionellen EKG. Beide Methoden ermöglichen mit einer Software-Unterstützung, beispielsweise einer App für das Smartphone, Vorhofflimmern zu erkennen.

Wie genau sind die Daten?

Zunächst hängt die Genauigkeit des Trackings von der eingesetzten Methode ab, aber auch von der Art der vorliegenden Herzrhythmusstörung. Vergleicht man die PPG mit dem EKG, zeigt sich ein Zusammenhang zwischen beiden Methoden, und zwar, dass die Genauigkeit der Detektion bei höherer Herzfrequenz sowie beim Vorliegen von Vorhofflimmern abnimmt. Auch die körperliche Belastung und die damit verbundene Extremität der Bewegung kann die Bestimmung der Herzfrequenz beeinflussen.

Bei der Erkennung von Vorhofflimmern hat die PPG-Methode bei Wearables am Handgelenk eine Sensitivität und Spezifität von mehr als 90 %, wenn zur Auswertung der Daten ein Algorithmus basierend auf trainierter künstlicher Intelligenz verwendet wird – sie kann dann sogar zwischen Vorhofflimmern und Vorhofflattern unterscheiden. Die PPG führt insgesamt zu zufriedenstellenden Daten und kann auch zur Feststellung von Bradykardien, Tachykardien, Asystolien, ventrikulären Tachykardien und Kammerflimmern eingesetzt werden. Die EKG-Methode gilt als der „Goldstandard“ in der Kardiologie, um Herzrhythmusstörung zu diagnostizieren – bisher allerdings nur, wenn eine ärztliche Befundung stattfindet. Mittlerweile können aber die Algorithmen, welche für die Wearables entwickelt wurden, eine automatisierte, Arzt- oder Ärztinnen-unabhängige Interpretation der Daten zur Verfügung stellen. Die Signalqualität von EKG-basierten Wearables ist dabei vergleichbar mit der Signalqualität von klassischen EKGs oder Langzeit-EKGs. Im Bereich der 1-Kanal-EKG-Geräte konnte in den meisten Studien eine sehr hohe Sensitivität und Spezifität (>90 %) für die Erkennung von Vorhofflimmern gezeigt werden. Für Mehr-Kanal-Geräte konnte in puncto Arrhythmieerkennung sogar eine Überlegenheit gegenüber herkömmlichen Langzeit-EKG-Geräten nachgewiesen werden

Wearables im medizinischen Alltag

Ersetzen Wearables nun also den Gang zur Praxis? Nein – der Besuch des/der Kardiolog*in ist natürlich unabdingbar. Wearables können aber eine sinnvolle Ergänzung sein zu den ärztlichen Therapieempfehlungen sein. So empfiehlt die European Society of Cardiology (ESC) für verschiedene Risikopatient*innen ein regelmäßiges Screening auf Vorhofflimmern, welches möglichst kontinuierlich erfolgen sollte. Die aktuell angewandten Verfahren wie Langzeit-EKGs, 12-Kanal- EKG oder Eventrekorderaufzeichnungen, welche zu verschiedenen Zeiten und Intervallen durchgeführt werden, sind aber nicht in der Lage, Vorhofflimmern mit keinen bis gering erkennbaren Symptomen zu identifizieren. Verschiedene Studien haben bereits gezeigt, dass Wearables potenziell in der Lage sind, diese diagnostische Lücke zu schließen. So könnten Wearables nach einer herzchirurgischen Operation oder Katheterablation zur Erkennung von postoperativem oder post-interventionellem Vorhofflimmern eingesetzt werden.

Sind Wearables nun also ein Lifestyle- oder Medizinprodukt? Es kommt auf das Gerät an. Daten von nicht-zertifizierten Geräte dürfen nicht für diagnostische oder gar therapeutische Zwecke herangezogen werden, Daten von zertifizierten Produkten wiederrum sollten in der Therapie akzeptiert und genutzt werden. Wichtig ist hier der richtige Umgang mit den Wearables und den Daten – sowohl von Patient*in als auch vom ärztlichen Personal. Interessierte Patient*innen sollten sich richtig mit dem Gerät befassen und es korrekt und regelmäßig tragen – nur so können die Daten korrekt erfasst und ausgewertet werden. Leider sind Wearables nicht für alle zugänglich, da die Geräte häufig sehr kostenintensiv sind. Auch, wenn sie für therapeutische Zwecke zugelassen sind, sind Wearables noch nicht in der DiGa, dem Verzeichnis digitaler Gesundheitsanwendungen der gesetzlichen Krankenkassen, aufgeführt (Stand: März 2021) – Patient*innen müssen für die Geräte also selbst aufkommen.

Auch das medizinische Personal steht vor neuen Chancen aber auch vor Herausforderungen in Bezug auf die Therapie mittels Wearables: Telemedizinische Behandlungskonzepte werden in der Medizin immer zahlreicher und viele Wearables sind bereits zertifizierte Medizinprodukte, die sichere Daten liefern – jedoch fehlen Standards für die telemedizinische Übermittlung der Daten und die datenschutzkonforme Integration in die Patientenakte. Des weiteren sind die rechtlichen Rahmenbedingungen über die Vergütung und die rechtliche Sicherheit des Arztes und der Patient*innen noch nicht eindeutig festgelegt. In der Digitalisierung des Gesundheitswesens muss also noch einiges passieren, damit Wearables im kardiologischen Alltag vollständig integriert werden können.

Wichtig bei der Verwendung von Wearables
  • Das Tragen eines Wearables ersetzt keinen medizinischen Rat.
  • Wearables, die als medizinisches Produkt zertifizierte sind, können Vorhofflimmern mittels EKG-Funktion erkennen und frühzeitig warnen. Sie erkennen aber keine:
    • Herzinfarkte
    • Blutgerinnsel oder Schlaganfälle
    • Andere, das Herz betreffende Befunde, wie hoher Blutdruck, Herzinsuffizienz, hohe Cholesterinwerte oder andere Formen von Herzrhythmusstörungen

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