Epilepsie-Patienten müssen jederzeit mit einem Anfall rechnen. Je nach Schwere der Erkrankung kann in solch einem Moment für den Patienten ein erhebliches Verletzungsrisiko bestehen. Bei einem unbemerkten schweren Anfall im Schlaf besteht unter Umständen sogar Lebensgefahr durch Herz- oder Atemstillstand. Forscher entwickeln derzeit ein In-Ohr-Sensorsystem, mit dem epileptische Anfälle automatisiert und frühzeitig erkannt werden. Es kann Betroffene und Helfer somit rechtzeitig vorwarnen. Zusätzlich liefern die Sensordaten Patient und Arzt wichtige Erkenntnisse für die individuelle Therapie.

Ein Sportkopfhörer macht fast jede Bewegung mit und bietet seinem Träger dennoch einen hohen Tragekomfort. Vergleichbar unkompliziert lässt sich das In-Ohr-Sensorsystem verwenden, das Epilepsiepatienten schon bald den Alltag erheblich erleichtern soll. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt »EPItect« entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts für Software- und Systemtechnik ISST und der Cosinuss GmbH gemeinsam mit den Universitätskliniken Bonn und dem Land Schleswig-Holstein, dem DRK-Schul- und Therapiezentrum Raisdorf sowie weiteren Projektpartnern ein Unterstützungssystem für epilepsiekranke Menschen. Zentrales Element dabei ist eine mobile Sensoreinheit, die von den Patienten wie ein Sportkopfhörer an der Ohrmuschel platziert wird. In dem Bügel, das dem System an der Ohrmuschel Halt gibt sind Mikrokontroller, Stromversorgung und die Funkanbindung integriert. Im In-Ohr-Teil sitzt die Messsensorik. »Das System muss in der Lage sein, epileptische Ereignisse zuverlässig und frühzeitig zu erkennen. Um dies zu erreichen, haben wir in diesem Bereich verschiedene Sensoren integriert«, erklärt Salima Houta vom Fraunhofer ISST. Die Sensoren erfassen sowohl die Herzfrequenz, die Herzratenvariabilität und die Körperkerntemperatur als auch die Sauerstoffsättigung des arteriellen Blutes. Zusätzliche Neigungs- und Beschleunigungssensoren detektieren außerdem Kopfbewegungen durch Muskelzucken oder Kaubewegungen.

Die EPItect-App informiert den Patienten über die Messergebnisse der In-Ohr Sensorik und unterstützt ihn bei Therapie und Medikation. Bild: Fraunhofer ISST

Praxistauglich vernetzt

Zweiter Schwerpunkt von EPItect ist der Aufbau einer zuverlässigen und sicheren Vernetzungsinfrastruktur. Dazu gehört eine am Fraunhofer ISST entwickelte Smartphone-App ebenso wie die eigens aufgesetzte Vernetzungsplattform »EPICASE«. Die App nutzt das energiesparende Bluetooth 4.0 eines Smartphones, empfängt so die Messwerte der Sensoreinheit am Ohr und verarbeitet die Informationen dann weiter. »Integriert in die App ist auch ein spezielles Warnmodul. Sobald die Analyse der Vitalwerte auf einen drohenden epileptischen Anfall hinweist, informiert die App den Patienten und kann je nach individueller Einstellung auch Angehörige, Helfer oder den Pflegedienst unterrichten«, sagt Houta. Zusätzlich bietet die App dem Patienten Unterstützung rund um Anfalldokumentation, Therapieverlauf oder Medikationsplan.

Genutzt wird dafür die Plattform EPICASE. Sie dient als Schnittstelle für die Kommunikation zwischen System, Patienten, Ärzten und Pflegedienst sowie Helfern oder Familienangehörigen. Die Plattform stellt zudem verschiedene Datendienste bereit, die mit entsprechender Zugangsberechtigung über das Internet genutzt werden können. EPICASE basiert auf den Spezifikationen der Elektronischen Fallakte (EFA). Damit können die Projektpartner den Nutzern ihres Systems ein nachweislich hohes Maß an Datenschutz und Datensicherheit garantieren.

Die über EPICASE mögliche, automatisierte Dokumentation aller auftretenden Anfälle ist für die optimale Auswahl von Therapiemaßnahmen ein bedeutender Vorteil. »Bisher mussten die Patienten selbst oder zumindest die Pflegenden vor Ort Anfälle händisch dokumentieren. Das ist nicht nur mühsam, sondern in der Regel auch fehleranfällig: Art und Ausmaß eines Anfalls lassen sich aus der Erinnerung nur sehr subjektiv bewerten. Leichte Anfälle bemerken die Patienten oft gar nicht«, betont Houta. Zusätzlich ist auf EPICASE ein fallübergreifender Analysedienst integriert. Er nutzt pseudonymisierte Falldaten, um die Werte von Patienten einer bestimmten Epilepsieform auf Gruppenbasis auszuwerten. So werden neue Erkenntnisse für eine verbesserte Behandlung der Erkrankung gewonnen.

Das vom Projektpartner cosinuss entwickelte Sensorkonzept bietet einen Tragekomfort wie ein Sportkopfhörer. Bild: Cosinuss GmbH

Praxiswissen für sichere Anfallserkennung

In einer ersten Praxisphase wird das EPItect-Sensorkonzept in den am Projekt beteiligten Fachkliniken eingesetzt. Vierzig von Epilepsie betroffene Erwachsene und ebenso viele betroffene Kinder und Jugendliche testen aktuell die mobile Sensorlösung im stationären Umfeld zusätzlich zu der herkömmlichen Anfallsdiagnostik. »Die so gesammelten Daten sind entscheidend für die Entwicklung der Analysealgorithmen. Denn so können wir die relevanten Biosignale eruieren, um die erforderliche hohe Zuverlässigkeit bei der automatisierten Anfallserkennung zu erreichen«, berichtet Houta.

In einer weiteren Praxisphase können dann rund 240 Probanden das Unterstützungssystem ein halbes Jahr lang im häuslichen Umfeld erproben. Alle Entwicklungs- und Evaluationsschritte von EPItect erfüllen die Zertifizierungsvorgaben nach dem Medizinproduktegesetz (MPG). Sie sind damit eine gute Grundlage, um das Gesamtsystem nach Projektende 2019 zur Produktreife weiterzuentwickeln und allen Betroffenen einer Epilepsieerkrankung zur Verfügung zu stellen. (stw)

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Salima Houta
  • Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik ISST
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