Supplement: PRAXiS

Mobile Health: Fitness- und Gesundheitswächter

Dtsch Arztebl 2014; 111(45): [18]

Krüger-Brand, Heike E.

Die Vielfalt körpernaher elektronischer Geräte – sogenannter Wearables – wächst rasant. Sie treiben die Entwicklung mobiler Anwendungen im Gesundheitsbereich voran, werfen aber auch Fragen, etwa nach Effektivität und Datenschutz, auf.

Foto: Fotolia/Oleksiy Mark

Die Idee des „Self Tracking“ ist nicht wirklich neu: Schon vor 20 Jahren hat Adidas einen Schuh mit integriertem Schrittzähler herausgebracht. Für einen breiten Durchbruch dieser Idee fehlten damals jedoch noch zwei Voraussetzungen: Die starke Verbreitung von Smartphones und Tablets, die auch die Entwicklung leistungsfähiger und vor allem kostengünstiger Sensoren und Übertragungstechniken vorangetrieben hat. Hinzu kommt der Aufschwung der sozialen Netzwerke, in denen viele Menschen private Details von sich preisgeben, sich mit Freunden und Gleichgesinnten austauschen und diese Funktionen unter anderem auch für Sport und Fitness nutzen.

Anzeige

Das Sammeln persönlicher Körper- und Fitnessdaten über kleine „Gadgets“ wie Smartwatches, Aktivitätstracker, Datenbrillen oder Sensor-Broschen und -Halsketten ist inzwischen nicht mehr nur in den USA ein Massenphänomen, sondern wird auch hierzulande immer beliebter. Die „Quantified-self“-Community – die Gemeinschaft von Menschen, die sich permanent selbst beobachten und Daten etwa zu Ernährung, Gesundheit, Körperumfang oder Verhalten sammeln und auswerten – wächst stetig. Als Keimzelle dieses Trends gilt ein Blog, den zwei Redakteure des US-amerikanischen Technikmagazins Wired im Jahr 2007 gestartet haben. Heute findet die Idee der Selbstvermessung und der „Selbsterkenntnis durch Zahlen“ Anhänger auf der ganzen Welt: Derzeit verzeichnet die Website 174 lokale Gruppen in 38 Ländern und 121 Städten mit 35 470 registrierten Mitgliedern (www.quantifiedself.org).

Experten gehen davon aus, dass der Trend von einer Sport- und Lifestyle-Bewegung hin zu eher medizinischen Anwendungen für gesundheitsbewusste und für bereits erkrankute Menschen gehen wird. Bereits 22 Prozent der Deutschen nutzen Applikationen auf ihrem Handy, um ihre Gesundheitswerte zu kontrollieren oder um sich über Krankheitsbilder und Symptome zu informieren. Fitness- und Ernährungstipps holen sich zwölf Prozent der Befragten durch die Mini-Programme. 65 Prozent der Befragten finden eine App, die medizinische Werte misst und direkt an den Arzt übermittelt, hilfreich. Das sind Ergebnisse einer repräsentativen Umfrage zum Thema „Medizin- und Gesundheits-Apps“ der IKK classic von Ende Mai 2014 (www.ikk-classic.de/umfrage).

Foto: Fotolia/Pulse O2: Aktivitätstracker von der Firma Withings (www.withings.com) zur Verfolgung der Aktivität (Schritte, zurückgelegte Entfernungen und Höhenunterschiede sowie verbrauchte Kalorien), des Schlafs und der Vitalwerte. Zudem misst er über vier LEDs die Herzfrequenz und den Sauerstoffgehalt im Blut. Letzteres ist eine Beurteilung des Sauerstoffsättigungsgrads, bei der die Gesamteffizienz der Atemfunktion überprüft wird. Bergsteiger und Athleten, die in großer Höhe trainieren, können das Gerät zum Schutz gegen Hypoxie einsetzen. Der Pulse O2 wird per eingebetteter Bluetooth-Niedrigenergie-Technologie automatisch mit dem Smartphone synchronisiert. Die Daten werden an den kostenfreien gesicherten Withings-Account übertragen, bearbeitet und in den dafür vorgesehenen Web- und Mobil-Apps bereitgestellt (iOS und Android). Zudem lassen sich die Produkte mit Google Fit verbinden. Withings-User, die Android verwenden, können so ihre Messdaten zur Google-Fit-Plattform senden und von dort zu jeder anderen mit Google Fit verbundenen App.

Florian Schuhmacher, Gründer und prominenter Vertreter der „Quantified self“-Bewegung in Deutschland, sieht als Trends bei den Wearables, dass die Geräte „immer smarter“ werden. Sie enthalten beispielsweise zunehmend mehr Sensoren, etwa zur Erfassung von Puls, verbrauchten Kalorien und Körpertemperatur. 3-D-Sensoren können Aktivität in Bewegung oder im Schlaf messen und dokumentieren, ebenso Kraft in sportlichen Übungen oder die Körperhaltung und etwa Vibrationsalarm bei schlechter Körperhaltung auslösen. Zunehmend mehr Details über den Körper lassen sich somit aufzeichnen und über bestimmte Zeiträume vergleichen.

Gleichzeitig wächst die Akzeptanz bei den Nutzern durch Fortschritte in der Produktentwicklung, die eine einfachere Handhabung und Bedienbarkeit ermöglichen. Während früher die Geräte beispielsweise umständlich über den Computer synchronisiert werden mussten, können sie heute mehr Daten speichern und verarbeiten und per Bluetooth übertragen. Eine Hürde sei derzeit noch die Batterielaufzeit der Gadgets, meinte Quantified-Self-Experte Schumacher. Auch hier gibt es Fortschritte: Das Unternehmen Intel habe beispielsweise ein Induktionsladegerät als drahtlose Energiequelle entwickelt, bei dem zum Beispiel der Träger eines Hörgerätes dieses einfach in die Induktionsschale legen könne und dieses automatisch wieder aufgeladen werde.

June: Das Schmuckarmband mit UV-Sensor, der die Sonneneinstrahlung misst und auf Basis eines zuvor eingegebenen Profils den Nutzer per Smartphone-App warnt, wann er etwa Sonnencreme mit welchem Lichtschutzfaktor nutzen oder Hut und Sonnenbrille aufsetzen sollte. Derzeit ist die Entwicklung der Firma Net atmo erst für iPhones 4s aufwärts erhältlich, ab Ende 2014 auch für Android-Phones. Foto: Netatmo

Smarte Textilien

Ein spezielles Segment der Wearables sind smarte Textilien, die unter anderem die Muskelaktivität, Balance, Kraft und Position von Körperbewegungen etwa bei Yoga oder anderen körperlichen Aktivitäten erfassen können. Ein Beispiel dafür ist das T-Shirt „ambiotex“ (www.ambiotex.com), ursprünglich eine Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS), das noch in diesem Jahr Markt- und Serienreife erreichen soll. Das Shirt misst beim Tragen kontinuierlich Körpersignale und überträgt die Daten per Funk an ein Smartphone oder Tablet zur Auswertung und Speicherung. Hierfür sind leitfähige textile Elektroden im Trikotstoff eingearbeitet, die die Herzaktivitäten des Trägers sowie Häufigkeit und Tiefe der Atemzüge erfassen. Eine abnehmbare Elektronikeinheit im Brustbereich, die magnetisch von außen am Shirt befestigt ist, sorgt für die Übertragung der Vitaldaten an die ambiotex-App auf dem Smartphone. Zusätzlich zur Auswertung und Visualisierung der Herztätigkeit und Atmung bildet die App über GPS-Tracking genaue Ergebnisse der körperlichen Aktivität ab und zeigt den Kalorienverbrauch an. Über eine integrierte Sturzerkennungs- und Alarmfunktion mit autmatisierter Helferbenachrichtigung können Sportler in einer Notsitation wie etwa einem Unfall einen Alarm auslösen und die eigenen Geodaten übermitteln.

„Das Shirt bietet völlig neue Möglichkeiten für Sport, Freizeit und Wellness, aber auch für die Medizinbranche“, meint Christian Hofmann, Ingenieur am IIS. Es könnte künftig Senioren oder Rehapatienten bei Gymnastikübungen oder beim Fahrradfahren unterstützen und vor möglicher Überlastung warnen. „Ist der Puls beispielsweise hoch, während die Atemfrequenz und die Bewegungsaktivität niedrig sind, könnte dies ein Hinweis auf mögliche Herzprobleme sein“, erläutert Hofmann. Zunächst wird die Lösung zwar als ein Lifestyle-Produkt vermarktet, eine Zulassung als Medizinprodukt wird von dem Startup-Unternehmen jedoch angestrebt.

Wachstumsbranche

Einer Studie von Frost & Sullivan zufolge („Sensor Technology Innovations Enabling Qunatified-Self“; http://bit.ly/1BWbUxW) haben Wearables in der Gesundheits- und Wellness-Branche beträchtlich an Bedeutung gewonnen. Das Quantified-Self verschaffe dem Einzelnen einen besseren Einblick in seine persönlichen physiologischen Parameter, die bisher noch nicht analysiert worden seien, meint Kumar Pal, Analyst bei Frost & Sullivan.

Die Unternehmensberatung Arthur D. Little schätzt, dass bis zum Jahr 2020 der Markt für digitale Gesundheit von derzeit circa 61 auf 233 Milliarden US-Dollar ansteigen wird. Da insbesondere der Gesundheitsbereich eine Rolle für die Quantified-Self-Bewegung spielt, zählen Aspekte wie Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei der Datenerfassung und die nahtlose Interoperabilität derzeit noch zu den technischen Herausforderungen. Damit die Potenziale der tragbaren Körpermessgeräte im Gesundheitsbereich ausgeschöpft werden können, müssen die Vernetzungsmöglichkeiten der Geräte zudem noch stärker erweitert und optimiert werden.

Hinzu kommt, das der Austausch von Daten zwischen Gesundheitsdiensten und Pharmaunternehmen die Sorge um den Datenschutz aufkommen lässt. Die Unternehmen der Gesundheitsbranche müssen gewährleisten können, dass keine unbefugten Dritten auf die Daten zugreifen können. So hatte etwa die IKK-Studie auch ergeben, dass die Deutschen eher verhalten reagieren, wenn es um den Online-Austausch von sensiblen Gesundheitsdaten geht, und sich höhere Sicherheitsstandards wünschen.

Große IT-Konzerne haben den Markt schon länger für sich entdeckt und arbeiten an entsprechenden Lösungen: Ende Oktober hat Google seinen Gesundheitsdienst „Google Fit“ gestartet, eine offene Plattform für die Verwaltung von Gesundheitsdaten, auf der Daten aus verschiedenen Android-Apps zentral in einer Datenbank erfasst und ausgewertet werden können. Daten wie Schrittzahlen, Pulsmessungen oder Schlafanalysen sollen innerhalb des Portal zu einem ganzheitlichen Gesundheitsbild des Nutzers zusammengefügt werden können, Partner sind so bekannte Firmen wie Adidas, Nike, Withings, Runtastic oder LG.

Der südkoreanische Elektronikkonzern Samsung engagiert sich ebenfalls seit längerem in diesem Bereich und hat mit SAMI („Samsung Architecture Multimodal Interactions“; www.samsung.com/us/globalinnovation/innovation_areas/#digital-health) eine weitere Cloud-Plattform für Körpermessgeräte im Angebot.

Auch der Konkurrent Apple will in den Gesundheitsbereich einsteigen und voraussichtlich im Herbst mit dem „Healthbook“ für die neue Betriebssystemversion iOS 8 starten. Ob Trainingsprogramme, Diäten oder Überwachung von Körperfunktionen – alles soll künftig in der zentralen Health-App gemanagt werden können. Der Konzern setzt dabei nicht auf Drittanbieter, sondern plant vielmehr, die Daten direkt ins geschlossene System zu integrieren. Auch die Speicherung von Notfallinformationen soll möglich sein: Der Nutzer soll Blutgruppe, Name, Geburtsdatum, Medikamente, Gewicht, Organspendestatus und die Adresse von Verwandten hinterlegen können. Die Daten sollen optional auch an einen Arzt weitergeleitet werden können, falls wichtige Gesundheitswerte überschritten werden und ärztliche Hilfe erforderlich wird.

Darüber hinaus beobachten auch die Krankenkassen die Entwicklung mit großem Interesse. Sie sehen vor allem Möglichkeiten für Präventionsprogramme. So hat der AOK Bundesverband in den vergangenen zwei Jahren unter dem Namen „Gesundheitscoach“ eine App für Smartphones und Tablets mitentwickelt, das Gesundheitsmuffel dabei unterstützen soll, einen gesunden Lebensstil zu entwickeln. Der Gesundheitscoach wurde im Rahmen eines vom Bundeswirtschaftsministerium mit 2,4 Millionen Euro geförderten Forschungsprojekts des Innovationszentrums „Connected Living“ (www.connected-living.org) konzipiert. An dem Projekt haben sich unter anderem auch die Deutsche Telekom und die Technische Universität Berlin beteiligt. „Mit den Ergebnissen des Gesundheitscoaches wollen wir zum Beispiel neuartige Unterstützungsangebote für pflegebedürftige Menschen entwickeln“, erklärt Jürgen Graalmann, Vorstandsvorsitzender des AOK-Bundesverbandes. In Zukunft werde es immer mehr Technologien geben, die sich mit der Gesundheit der Menschen befassen, so Graalmann. „Die AOK will diese Entwicklung mitgestalten.“

Projekte der Kassen

Basierend auf dem Alter, dem Gewicht und dem Body-Mass-Index des Nutzers erstellt die Anwendung ein personalisiertes Ernährungs- („Ernährungscoach“) und ein individualisiertes Trainingsprogramm („Aktivitätscoach“). Ein Teil des Ernährungscoaches ist zum Beispiel eine Rezeptsuche, über die der Nutzer Gerichte findet, die das Programm auf Basis seines Gesundheitsprofils empfiehlt. Ein Teil des Aktivitätscoaches ist das „SmartBike“, das je nach Gesundheitszustand des Nutzers die Belastungsintensität des Hometrainers automatisch einstellt. Zudem kann der Nutzer beim Strampeln auf dem Fernsehbildschirm virtuelle 3-D-Touren durch Großstädte absolvieren. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat den Gesundheitscoach nach Abschluss der Entwicklungs- und Testphase ausgewertet und positiv beurteilt: Der Coach sei ein neuartiges Konzept, das wertvolles Wissen für die Entwicklung individualisierter Versichertencoaches liefere.

BioSport In-Ear-Headphone: Der US-Konzern Intel hat mit optischen Sensoren ausgestattette In-Ohr-Kopfhörer vorgestellt, die den Puls ihres Trägers messen, während dieser Musik hört. Außerdem dokumentieren sie – wie normale Aktivitätstracker auch – die zurückgelegte Distanz, Geschwindigkeit, Höhe und Schrittzahl und berechnen den Kalorienverbrauch. Mit der App „Runkeeper“ werden die Daten am Smartphone ausgelesen. Die Kopfhörer benötigen keinen Akku und kein Ladegerät, sondern werden über die Kopfhörerbuchse des Smartphones, an das sie angeschlossen sind, mit Strom versorgt. Sie sollen noch in diesem Jahr erhältlich sein.
Heartrate Monitor Earphone: LG Electronics (www.lg.com) hatte zuvor bereits einen ähnlichen In-Ohr-Kopfhörer vorgestellt, bei dem Sensoren den Herzschlag und den Blutsauerstoffgehalt des Trägers messen und per zugehöriger App auswerten. Foto: Intel

„Mit neuen, digitalen Technologien können wir das Thema Prävention bislang schwer erreichbaren, jedoch technikaffinen Zielgruppen näher bringen“, erläutert Kai Kolpatzik, Leiter der Präventionsabteilung im AOK-Bundesverband. Auch alte oder kranke Menschen sowie Berufstätige könnten mit Hilfe solcher Technologien Prävention in den eigenen vier Wänden betreiben.

Bereits in der Versorgung

Ein Modul des digitalen Coaches wird derzeit bereits in Nordrhein-Westfalen in der Versorgung eingesetzt. Gemeinsam mit einer Reha-Klinik im nordrhein-westfälischen Bad Driburg profitieren Versicherte der AOK Nordwest während ihres Reha-Aufenthaltes vom „SmartWorkout“, einem individualisierten Gesundheitstraining, bei dem der Versicherte Übungen zur Förderung seiner Kraft, Beweglichkeit und Koordinationsfähigkeit macht.

Einige Krankenkassen haben auch bereits Pilotprojekte zur Erfassung von Körperdaten ihrer Mitglieder gestartet und wollen prüfen, wie sich dies mit Bonuszahlungen an die Versicherten verbinden lässt. Ein Beispiel hierfür ist das Projekt „AOK mobil vital“ der AOK Nordost gemeinsam mit dem Schweizer Fitness-Portal Dacadoo (www.aok.de/portale/nordost/mobil-vital/index.php?3). Die Teilnehmer geben dabei über die Smartphone-App „Moves“ Daten wie Größe, Gewicht und Aktivitäten ein, aus denen das Portal einen „Health Score“ berechnet, der sich durch gesundheitsbewusstes Verhalten und Sport verbessern lässt. Rechtlich ist es einer Krankenkasse erlaubt, Bonuszahlungen an die Aktivität der Versicherten zu knüpfen, sofern sie nachweist, dass das Bonusprogramm durch Einsparungen finanziert wird, die mit diesem Programm erzielt werden. Damit will man ausschließen, dass Versicherte, die nicht daran teilnehmen, die Kosten dafür tragen.

Dexcom G4: System zur kontinuierlichen Glukosemessung im Unterhautfettgewebe. Durch das Kalibrieren zweimal am Tag mit dem Blutzuckermesswert passt das System den gemessenen Gewebezucker dem Blutzucker an. Der Fühler des Glukosesensors wird mittels einer Einführhilfe durch die Bauchhaut in das Unterhautfettgewebe gelegt. Der Fühler ist sehr dünn (zwei Haare breit) und flexibel. Im Fühler liegt eine Platinelektrode, umgeben von einer hochempfindlichen Membran. Die Konzentration des Gewebezuckers wird mit dem Bioenzym Glukoseoxidase, das sich auch im Fühler befindet, gemessen. Der Sensor wird mit einem hypoallergenen Pflaster auf der Haut fixiert. Eine Messung des Blutzuckerwerts erfolgt alle fünf Minuten. Das externe Empfängergerät speichert die Daten für die spätere Auswertung am PC und warnt den Nutzer, wenn der Wert von einem definierten Bereich abweicht (http://dexcom.com/de). Foto: Dexcom

Ein ähnliches Angebot stellt die kostenfreie FitCheck-App der DAK dar (www.dak.de/dak/gesundheit/FitCheck-App-1164446.html). Sie soll die Ausdauer der Nutzer beim Laufen, Radfahren, Skaten oder Walking verbessern. Gleichzeitig können die Teilnehmer an dem Bonusprogramm damit Punkte sammeln und bis zu 150 Euro sparen. Versicherte der Daimler-Betriebskrankenkasse können ebenfalls seit diesem Jahr Bonuspunkte mit einer Fitness-App wie „Runtastic“ sammeln: Wer im Jahr mindestens 100 km läuft und/oder 250 km Rad fährt und dies dokumentiert, erhält bis zu 100 Euro Prämie (www.daimler-betriebskrankenkasse.com/Gesund_bleiben/Im_Alltag/100_PRO_AKTIV).

Mögliche Risiken

Kritiker befürchten, dass künftig die Krankenkassen die Versichertenbeiträge an das per App aufgezeichnete Verhalten ihrer Versicherten knüpfen und dadurch völlig neue Formen der Kontrolle entstehen könnten. Häufig sind außerdem Fragen des Datenschutzes nicht ausreichend geklärt, etwa wenn Daten in Clouds analysiert und gespeichert werden, so dass sie der Kontrolle der erzeugenden Person entzogen sind und nicht ausgeschlossen werden kann, dass die Daten in falsche Hände geraten. Unklar sind zudem bei vielen Lösungen die tatsächlichen Effekte und die langfristigen Auswirkungen, die mit ihrem Gebrauch verbunden sind. „Die Devices und Konzepte müssen im Einzelfall wissenschaftlich untersucht werden, und zwar nicht nur im Hinblick auf den medizinischen Nutzen, sondern auch auf den potenziellen Schaden, der durch solche Methoden auch entstehen kann“, forderte daher Dr. med. Franz-Joseph Bartmann, Vorsitzender des Telematikausschusses der Bundesärztekammer (Neue Osnabrücker Zeitung, 3. September).

Neu sei, dass Patienten gesundheitsbezogene Daten selbst erzeugen und in die medizinische Versorgung einfließen lassen könnten. Die Herausforderung für die Forschung sei dabei zu klären, welche Daten in welcher Frequenz übermittelt an welchen Arzt dem Patient tatsächlich nützten.

Bartmann sieht insbesondere große Chancen in der Vernetzung der gesundheitsbezogenen Daten aus verschiedenen Geräten, etwa „wenn dem Diabetiker bei der Insulin-Dosierung geholfen wird, indem die Daten des Bewegungstrackers mit dem elektronscihen Kalorientagebuch und den Blutzuckerwerten verkettet werden“.

Heike E. Krüger-Brand

Wearables und Lifestyle-Gadgets in der Forschung

Foto: Google

Google entwickelt gemeinsam mit Novartis eine mit Sensor und Miniatur-Funkchip ausgestattete Kontaktlinse für Diabetiker. Der miniaturisierte Glukosesensor, der zwischen zwei Schichten aus weichem Kontaktlinsenmaterial eingebettet ist, misst in jeder Sekunde den Zuckergehalt in der Tränenflüssigkeit. Sobald die Werte kritisch werden, schlägt das System Alarm (www.novartis.com/newsroom/media-releases/en/2014/1824836.shtml).

Die neuseeländische Wearable-Tech-Firma Footfalls and Heartbeats und Wissenschaftler der University of Nottingham arbeiten an Hightech-Socken, die Diabetiker frühzeitig vor Fußgeschwüren warnen sollen. Hierfür haben sie eine „smarte“ Wolle entwickelt, in der Kunststoff-Lichtleiter verwoben sind. Diese analysieren den Fuß des Trägers im Hinblick darauf, ob dessen Blutzirkulation ausreichend ist oder ob die Gefahr von Geschwüren besteht (www.footballsandheartbeats.com).

Apple hat Presseberichten zufolge ein Patent auf einen Kopfhörer erhalten, der neben der Herzfrequenz auch Körpertemperatur und Schweißbildung ermitteln können soll, während der Nutzer Musik hört.

Foto: Scanadu

Der Scanadu Scout (www.scanadu.com) ist ein etwa handtellergroßes, an einen Eishockey-Puck erinnerndes Gerät, mit dem die Körpertemperatur, die Pulsfrequenz, die Sauerstoffsättigung des Blutes, der Blutdruck und ein Elektrokardiogramm gemessen und per Bluetooth zum Smartphone weitergeleitet werden können. Für die Messung hält sich der Nutzer das Gerät einfach an die Stirn. Das Unternehmen will eine Zulassung durch die US-amerikanische Gesundheitsbehörde FDA erreichen.

Wearables auf der MEDICA 2014

Foto: Messe Düsseldorf

Auch bei der diesjährigen Medizintechnikmesse in Düsseldorf (12. bis 15. November) spielen Wearables eine Rolle: Eine Auswahl an Gadgets, die aus medizinischer Sicht Chancen auf ein gutes Marktpotenzial besitzen, können sich Messebesucher bei der Wearable Technologies Show in Halle 15 verschaffen.

Einige Anwendungsbereiche für die Gesundheit werden auch bei der Medicine + Sports Conference (12. bis 13. November, Congress Center Düsseldorf/CCD Süd) aufgegriffen: Viele Sportler nutzen beispielsweise „Activity Tracker“, die eine Unmenge an Daten generieren. Welche dieser Daten sind aus medizinischer Sicht aber überhaupt sinnvoll, etwa im Hinblick auf präventive oder therapeutische Maßnahmen? Welchen Standards müssen die Daten entsprechen, damit sie von Ärzten genutzt werden können?

Leserkommentare

E-Mail
Passwort

Registrieren

Um Artikel, Nachrichten oder Blogs kommentieren zu können, müssen Sie registriert sein. Sind sie bereits für den Newsletter oder den Stellenmarkt registriert, können Sie sich hier direkt anmelden.

Fachgebiet

Zum Artikel

Alle Leserbriefe zum Thema

Login

Loggen Sie sich auf Mein DÄ ein

E-Mail

Passwort

Anzeige