Intelligentes Pflegesystem (iPS)

Ein Meilenstein im Bewegungsmonitoring von zu Pflegenden, Patienten und für Pflegekräfte

Die DHC Digital Healthcare GmbH (DHC) bietet Beratung zur soziotechnischen Systemgestaltung (Organisation und Technik) und Personalentwicklung im Zusammenhang mit innovativen Technologien für das Gesundheitswesen an. Kunden im B2B2C-Geschäft sollen zukünftig in den Segmenten stationäre-, teilstationäre- und ambulante Pflege sowie in Kliniken unterstützt werden. Ein Schwerpunkt von DHC liegt in der Steuerung einer KI-basierten Softwareentwicklung, die zusammen mit einem Hardware-System - der Sensorbox - mit einem 3D-Sensor und einer Embedded Software der Firma DHC Bewegungsanalysen durchführt. Die Systemintegration erfolgt in Kooperation mit der Firma FutureApp Solutions GmbH über ein cloudbasiertes Backendsystem. Ein Dashboard zeigt den Benutzer:innen Zustandsanzeigen (beispielsweise Sturz oder Gangunsicherheit) und Veränderungen (zum Beispiel in der Mobilität), die von dem Embedded System der Sensorbox detektiert werden. Durch die Systemintegration können Meldungen an Dritte Nutzer weitergegeben werden.

Menschen mit Bewegungseinschränkung stehen im Fokus 

Zur Erörterung des komplexen Systems wurde ein Interview mit Frau Dr. Irene Maucher, Innovatorin und Geschäftsführerin von DHC durchgeführt. In diesem Interview wurde deutlich, dass man sich lange Gedanken über eine Anwendung im Bereich von Bewegungsanalysen gemacht hatte. Das iPS basiert auf einer langjährigen Forschungs- und Entwicklungsphase, die in der Entwicklung ihrer grundlegenden Konzepte vom Konzern Deutsche Telekom und durch Projekte vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt wurde. Aktuell wird die Anwendung des iPS in der stationären Langzeitpflege erprobt; durch ein Projekt, das vom Bundesministerium für Gesundheit gefördert wird.

„Für die Herstellung der Sensorbox suchte DHC nach einem Unternehmen, das die Sensorbox zusammen mit DHC umsetzen konnte. Die KI-basierte Software von DHC detektiert einerseits kritische Ereignisse (Sturz) und wird zukünftig auch Zustände zu Gang, Balance und Kraft erfassen. Gesundheitseinrichtungen montieren dazu eine Sensorbox, die einen ca. 20qm großen Raum ausleuchtet, auf ca. 2,20 m Höhe.
Im Zuhause von zu Pflegenden kann zudem eine Audiokomponente freigeschaltet werden, die über einen Lautsprecher und ein Telekommunikationsprotokoll die Kommunikation mit Angehörigen oder Pflegekräften räumlich entkoppelt ermöglicht.

Die Sensorbox besteht unter anderem aus einem 3D-Sensor und einer Audiokomponente. Ziel war, ein stereo-optisches und akustisches Gerät zu entwickeln, mit dem mehre „Zustände“ bzw. Anwendungen softwaretechnisch abgebildet werden können und das über eine Schnittstelle die Integration in eine Infrastruktur einer Gesundheitseinrichtung erlaubte. Man wurde schließlich bei dem Hardwarehersteller tci GmbH fündig, der die Sensorbox umsetzte.

Warum der Datensicherheit eine besondere Aufmerksamkeit gilt

Im Rahmen der Bewegungsanalysen mit Hilfe der Sensorbox ist eine Dokumentation besonders wichtig. Das hört sich zunächst einmal sehr einfach an, aber für Systeme im Gesundheitswesen ist die Informations- und Datensicherheit von besonderer Bedeutung. Deshalb musste das System informations- und datensicher entsprechend der gesetzlichen Normen gestaltet werden. So werden zum Beispiel Video Images verfremdet. Trotz der Verfremdung bleibt weiterhin eine genaue Analyse der Images möglich.

Abbildung einer Sturzsequenz, aufgezeichnet durch die Sensorbox

Zur Verdeutlichung ein Use Case: Nach einem Sturz ist das Pflegepersonal einer Pflegeeinrichtung verpflichtet, den Sturz zu dokumentieren, insofern sie den Sturz selbst beobachtet haben. Das bedeutet, dass Stürze, - und auch schwerwiegende Stürze - die nicht durch eine Pflegekraft beobachtet werden, auch nicht dokumentiert werden. Hier leistet das iPS einen Beitrag durch die Möglichkeit, den Sturz räumlich entkoppelt zu beobachten.
Auch bei der Meldung von kritischen Ereignissen wie einem Sturz und der Vermeidung von langen Liegezeiten mit Sekundärschädigungen des Gestürzten leistet der iPS einen wichtigen Beitrag. So kann die Pflegekraft nach Meldung eines Sturzes auf das Dect-Telefon unmittelbar Hilfe leisten.

Analysen zur Balance, Kraft und Gang werden auf Grundlage von in Physiotherapie und Pflege gebräuchlichen Assessments durch das iPS durchgeführt. Bei Zustandsverschlechterungen kann zeitnah entsprechend interveniert werden. Auch die Detektion der Fähigkeiten zur Bewertung der Mobilität kann durch den iPS durchgeführt werden. In der Zukunft wird sogar die Möglichkeit gegeben sein, zu überwachen, wieviel eine Person trinkt. Dies beugt dann einer Dehydrierung vor. Dies ist allerdings noch Zukunftsmusik, aber schon in den Köpfen der DHC vorhanden. 

Entwicklung der Sensorbox

Nach mehreren Re-Engineering Phasen von DHC wurde zusammen mit tci entschieden, für die Entwicklung der Sensorbox wesentlich Standardmodule zu verwenden und mit den UC-basierten Software-Images zu verknüpfen. Wichtig ist, noch festzuhalten, dass das System ausschließlich über WLAN angekoppelt ist, um möglichst störende Manipulation von außen zu vermeiden. Die Ankopplung geschieht dabei entweder zu einem lokalen Server oder zu einer Private Cloud über einen Cloud-Node-Server. Hier ist besondere Aufmerksamkeit geboten. Denn wie bereits betont, geht es bei alldem auch um eine hohe Informationssicherheit. Die Verantwortung der Informations- und Datensicherheit liegt dabei entweder beim Betreiber des lokalen Services oder beim Anbieter des Cloud Services.

Das intelligente Handling von Daten

Für die Entwicklung KI-basierter Services hat DHC ein szenariobasiertes Vorgehen entwickelt, das an der Lösung von Sachproblemen der Versorgungssettings ansetzt. Organisation und Prozesse der Versorgung werden mit der Entwicklung von Services unter Berücksichtigung von Randbedingungen (Informationssicherheit, Datenschutz usw.) aufeinander abgestimmt. Da das System ausschließlich über WLAN betrieben wird, kann man sich vorstellen, dass sich ein Datastreaming nicht 24 Stunden am Tag und das 7 Tage in der Woche durchführen lässt, da dies viel zu große Datenmengen generiert und von Nutzer:innen nicht erwünscht ist. Das Datastreaming wird deshalb auf eine Anlernphase begrenzt und Meldungen bei kritischen Ereignissen oder Zustandsänderungen erfolgen eventbasiert. Die Limitierung der Anzahl von angeschlossenen Sensorboxen wird in der Regel durch die Performance des Cloud-Node-Servers begrenzt.

Die Sensorbox und mögliche Dienstleistungen

Vorteile des iPS sind, dass datengestützt Entscheidungen für therapeutische Maßnahmen initiiert werden können, die dazu dienen, die Mobilität und Kraft der Patienten weiter und gezielt aufrecht zu erhalten oder dass Reports und Dokumentationen datengestützt durchgeführt werden können, wodurch beispielsweise die Pflege entlastet wird.
DHC bietet KI-Services mit einer Sensorbox, die nach dem Medizinproduktegesetz MPG-Konformität eins besitzt, an. Die Zukunft der DHC Digital Healthcare GmbH wird es sein, an ihre Kunden Geschäftsmodelle zu projektieren. Im Geschäftsmodell werden (pflege-)fachliche Leistungen durch KI-Services unterstützt und leistungsbezogen entsprechend der Möglichkeiten im Gesundheitswesen verrechnet. Die Verrechnungsmodelle sind serviceorientiert.
Vorteil beim Kauf des iPS bei DHC ist, dass man hier über eine große Erfahrung verfügt, insbesondere was rechtliche und datenschutzrechtliche Bestimmungen sowie die organisatorische Integration der KI-Services betrifft.

Wie werden die Daten der Sensorbox visualisiert?

Zur Visualisierung der Sensordaten wird ein Dashboard benötigt, das auf einem PC oder anderen IP-Gerät zur Verfügung gestellt wird. Auf dem Dashboard werden alle wichtigen Informationen dargestellt und gesammelt.

Abbildung der Software mit Alarmmeldung 

Das gesamte Dashboard ist unter Berücksichtigung der Usability-Kriterien nach dem internationalen Standard ISO 9241 (Ergonomie der Mensch-System-Interaktion) designed worden. Die Gestaltung der Dialoge erfolgte nach ISO 9241-110 und die Darstellung von Informationen nach ISO 9241-112. Der DHC-Entwicklungsansatz folgt dem User-centered Design Ansatz (ISO 9241-210).“
 
Ferner sind alle Sensoren der Sensorbox im Industrie Standard ausgeführt. Man kann sich hier also nicht mit preiswerten Sensoren aus dem Bereich der Unterhaltungselektronik behelfen. Dazu ist die Anwendung zu sensibel und wichtig. Das bedeutet, jede Sensorbox muss bei ihrer Aktivierung sofort verlässliche Daten liefern, egal zu welchen Zeiten eines Tages. Dies hat auch Konsequenzen für die Verwendung der gesamten elektronischen Bauteile von der Diode bis zum Prozessor.
Dies alles liefert die tci GmbH als OEM-Produkt, wie Frau Dr. Maucher betont. Hier findet man die entsprechende Erfahrung im Umgang mit professionellen Bauteilen und ihrer Anwendung. Frau Dr. Maucher ist mit der Zusammenarbeit mit tci sehr zufrieden und setzt in Bezug auf die Weiterentwicklung auf eine weiterhin fruchtbare Zusammenarbeit.