Forscher der EPFL und des CSEM haben ein digitales Kamerasystem entwickelt, das es ermöglicht, die Vitalfunktionen von Frühgeborenen kabellos und ohne Körperkontakt durchgehend zu überwachen. Das System ersetzt die heutigen, direkt auf der Haut angebrachten Sensoren, die bis zu 90 Prozent Fehlalarme auslösen. Die ersten Tests mit Neugeborenen stehen nun am Universitätsspital Zürich an, das Projektpartner ist.
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.
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 Prozent 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 notwendig. Die Herzfrequenz wird über kleinste Veränderungen auf der Haut des Babys 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.
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, in dem eine bestimmte Stelle auf der Stirn der Probanden überwacht wurde," erläutert Sibylle Fallet, EPFL-Doktorandin. "Unsere Algorithmen sind so programmiert, dass die gewählte Stelle auch unter Bewegung verfolgt wird; wir sind 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."
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, dass die Angaben unserer Algorithmen in echten Einsatzsituationen mit den Daten der direkt auf der Haut angebrachten Sensoren übereinstimmen."
Werden die Annahmen bestätigt, hat das im Rahmen des Projektes entwickelte System gute Chancen, in Zukunft die heutigen Sensoren zu ersetzen. Dadurch würde die Anzahl Fehlalarme reduziert und das Wohlbefinden der kleinen Patienten gesteigert, versprechen sich die Forscher.
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