KI-gestützte Sensortechnologie Früherkennung kritischer Gesundheitszustände

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Fraunhofer Institut für Graphischen Datenverarbeitung

Governikus GmbH & Co. KG

Ein Forschungsprojekt zeigt neue Möglichkeiten für die berührungslose Überwachung von Patientinnen und Patienten in Krankenhäusern auf. Das Projekt „HealthView“ untersucht, inwieweit sich Vitalparameter mittels KI und bildgebender Sensoren zuverlässig aus der Distanz erfassen lassen.

Der abgeschlossene Proof of Concept des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD und der Hypros GmbH basiert auf einer Kombination verschiedener Sensortechnologien. RGB-Kameras, Thermal- und Distanzsensoren arbeiten zusammen, um Vitalparameter wie Atemfrequenz, Puls und Körpertemperatur ohne direkten Patientenkontakt zu erfassen. Die über dem Krankenhausbett installierten Sensoren können dabei selbst Brustkorbbewegungen von zugedeckten Patientinnen und Patienten erfassen.

Durch diese Technologie wird ein bekanntes Problem der klinischen Praxis adressiert. Spontane Zustandsveränderungen durch Infektionen, Medikamentenreaktionen oder Kreislaufprobleme sind oft nur schwer vorhersagbar. Eine kontinuierliche Überwachung könnte medizinisches Personal frühzeitig auf kritische Entwicklungen hinweisen.

Fokus auf Sepsis-Früherkennung

Besonders relevant wird diese Entwicklung bei der Sepsis-Diagnostik. Mit jährlich bis zu 100.000 Fällen gehört Sepsis zu den häufigsten Todesursachen in deutschen Krankenhäusern. Die Erkrankung wird jedoch oft zu spät erkannt, da herkömmliche Überwachungsmethoden vielfach an ihre Grenzen stoßen. Für realistische Überlebenschancen der Patientinnen und Patienten ist ein frühzeitiges Erkennen einer Blutvergiftung jedoch ausschlaggebend.

Die Hypros GmbH bringt ihre Erfahrung im Bereich datenschutzkonformer Fernüberwachung in das Projekt ein. Das Unternehmen verwendet eine zweistufige KI-Architektur. Ein auf hochauflösenden Daten trainiertes Modell wird auf niedrigauflösende Sensoren übertragen. Die batteriebetriebenen IoT-Geräte erzeugen – aus Datenschutzgründen – keine identifizierenden Bilddaten und wahren so die Privatsphäre der Patientinnen und Patienten.

Dem Pflegepersonal werden kontinuierlich relevante Informationen zum Patientenzustand übermittelt. Dabei bleibt allerdings die ärztliche Entscheidungshoheit zu jedem Zeitpunkt bestehen. Die KI liefert lediglich Hinweise und Bewertungen, die finale Entscheidung über Diagnostik und Therapie liegt beim medizinischen Fachpersonal.

Entlastung für das Pflegepersonal

„Angesichts des demografischen Wandels und des zunehmenden Fachkräftemangels im Pflegebereich braucht es Technologien, die gezielt entlasten und gleichzeitig Sicherheit für Patientinnen und Patienten schaffen“, erklärt Tobias Gebhardt, CEO der Hypros GmbH. Gerade bei knappen personellen Ressourcen könne KI-gestützte Überwachung einen wertvollen Beitrag zur Versorgungsqualität leisten.

Die Machbarkeitsstudie bestätigt zudem die Annahme, dass eine zuverlässige berührungslose Erfassung relevanter Sepsis-Anzeichen technisch im Bereich des Möglichen liegt. Voraussetzung sind jedoch entsprechende Anpassungen bei der Sensorauflösung, der Algorithmen sowie der zugrundeliegenden Systemarchitektur. Bestehende Monitoring-Lösungen lassen sich – laut Aussagen des Unternehmens – mit höher auflösender Wärmebildtechnik und KI-gestützter Datenfusion erweitern.

Zentrale Herausforderungen lägen derzeit in der optimalen Positionierung der Sensoren, der Energieeffizienz der Geräte sowie der Integration in bestehende klinische Arbeitsabläufe. Hier bedürfe es noch weiterer Entwicklungsarbeit, um die Patientenüberwachung in deutschen Krankenhäusern mittelfristig merklich zu verbessern.

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