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Einleitung: Chronische Erkrankungen sind ein wichtiger Faktor für die wachsenden wirtschaftlichen Kosten und medizinischen Aufwendungen für jeden einzelnen Patienten und die Gesundheitssysteme in Deutschland und weltweit. Eine dieser Erkrankungen ist die Chronisch Obstruktive Lungenerkrankung (engl. COPD) [1]. In der Veröffentlichung „The Global Burden of Disease“ schreibt die WHO (World Health Organisation), dass COPD mit 3 Millionen Todesfällen (5,1% aller Todesfälle) auf Rang vier der weltweiten Todesursachen liegt. Bis zum Jahr 2020 soll es sogar die dritthäufigste Todesursache sein [2].

COPD ist somit die häufigste chronische Lungenerkrankung. Sie zeichnet sich durch eine fortschreitende Beeinträchtigung der Lungenfunktion infolge von Obstruktionen der Atemwege aus [3]. Um dem entgegenzuwirken, ist es notwendig, Verschlechterungen (Exazerbationen) der Krankheit frühzeitig zu diagnostizieren und so den Gesundheitszustand des Patienten zu stabilisieren. Klinische Erfahrungen haben gezeigt, dass aktuelle Standards zur Überwachung durch ihre zeitlich eingeschränkte Aussagekraft ineffizient sind. Es ist wichtig eine häusliche Langzeit-Überwachung zur Früherkennung anzustreben ([4], S. 121).

Um dies zu ermöglichen wurde das „AST@home“ Projekt (Atem-Schnell-Tester) ins Leben gerufen. Mit AST@home und der aktiven Mithilfe des Patienten soll es möglich sein, Exazerbationen der COPD bereits in sehr frühen Stadien zu identifizieren. Dadurch können frühzeitig Maßnahmen eingeleitet und somit die Krankenhaustage reduziert und Kosten eingespart werden. Das zukünftige System stellt dem Benutzer ein Gerät zur Verfügung, um seinen aktuellen Gesundheitszustand im häuslichen Umfeld zu bestimmen und ein direktes Feedback zu erhalten. Mit AST@home wird es dem Patienten möglich sein, durch einfaches Pusten in ein Gerät seine Atem-Parameter zu überprüfen. Eine angebundene Anwendung auf dem Smartphone des Patienten soll die Ergebnisse anschließend automatisch auswerten und weiterleiten.

Material und Methoden: Die Implementierung der App soll auf verschiedenen Systemen erfolgen. Mit der Software Xamarin ist es möglich, Anwendungen für verschiedene Systeme in der Programmiersprache C# zu schreiben [5]. Da die Daten später auch an ein Krankenhausinformationssystem (KIS) übertragen werden sollen, wird NHapi benutzt um ein HL7 (Health Level 7) Objekt zu erstellen [6].

Die Struktur, die den gesamten telemedizinischen Prozess umsetzen soll, dient als virtuelle Leitstelle für die angeschlossenen Anwendungen. Die ankommenden Daten sollen weitergeleitet und / oder in der zugehörigen Datenbank gesichert werden. Für zukünftige Erweiterungen ist die Plattform so konzipiert, dass neue Geräte jederzeit hinzugefügt werden können.

Ergebnisse: Die im Atemschnelltester verbauten Sensoren sollen die in der Atemluft vorhandenen Biomarker messen und die gewonnenen Daten als XML (Extensible Markup Language) Datei über Bluetooth an das mobile Endgerät senden. Die darauf laufende App ist geräteunabhängig konzipiert, damit diese mit iOS, Android oder Windows Smartphones bzw. Tablets kompatibel sind. Die App verifiziert im Anschluss, ob die transferierten Daten erfolgreich übertragen wurden.

Die Daten werden anschließend analysiert und mit einem vorher definierten Normbereich verglichen. Das Ergebnis über seine Werte wird dem Patienten in vereinfachter Form als Ampel auf dem Smartphone dargestellt. Eine gelbe Ampel bedeutet einen fast kritischen Wert und der Patient wird angewiesen medizinische Hilfe aufzusuchen. Bleibt dieser Wert mehrere Tage bestehen, sendet der Server automatisch eine Benachrichtigung an vordefinierte Angehörige und Ärzte. Im Falle, dass die Ampel rot anzeigt wird die erwähnte Benachrichtigung sofort übermittelt.

Für die Übermittlung der Daten vom mobilen Gerät an den Server wird ein SOAP (Simple Object Access Protocol) Web Service verwendet. Die ankommenden XML Dateien werden mittels einer speziellen Klasse ausgelesen und die einzelnen Parameter in einer Datenbank abgespeichert. Die Referenzdaten von Patienten können mit den Parametern nur über eine gesicherte Verbindung verlinkt werden. Für den behandelnden Arzt kann die Anwendung über die verknüpften Daten ein Diagramm bereitstellen, mit dem der Verlauf aller Messungen über einen bestimmten Zeitraum dargestellt wird.

Zur Kommunikation mit bestehenden KIS, soll die virtuelle Leitstelle sogenannte ORU (Observation Result Unsolicited) Nachrichten, einen HL7 Nachrichtentyp, über einen Webservice bereitstellen können.

In einem telemedizinischen Projekt wie diesem ist Datenschutz zu jedem Zeitpunkt essentiell. Für diesen Zweck sollen alle Verbindungen mittels zertifiziertem HTTPS verschlüsselt und die Patientendaten von den Messdaten separiert werden. Zusätzlich soll das eine Public Key Infrastruktur (PKI) mit Zertifikaten verwenden. In diesem Zusammenhang kann der Heilberufsausweis in das Projekt integriert werden, der den privaten Schlüssel des Arztes enthält.

Diskussion: AST@home soll dem Patienten mehr Sicherheit bieten und die Lebensqualität Betroffener erhöhen. Zusätzlich sparen die betroffenen medizinischen Einrichtungen Zeit und Arbeitskraft, da diese eine Benachrichtigung erhalten, sollten die Parameter des Patienten in einem kritischen Bereich liegen. Damit ist es möglich festzulegen, wann eine zusätzliche Kontrolle notwendig ist.

Es gibt allerdings nicht die Möglichkeit festzustellen, ob der Patient das Gerät ordnungsgemäß verwendet und so ist die Korrektheit der Messungen nicht eindeutig zu verifizieren. Aus diesem Grund ist AST@home per Definition nicht als Medizinprodukt anzusehen, sondern nur als Hinweis bzw. Information über den aktuellen Zustand des Patienten und nicht als Basis für eine Therapie.

Das Projekt befindet sich noch bis 2016 in der Entwicklungsphase. Ein Prototyp der App sowie des Atemschnelltesters, wird derzeit angefertigt. Die virtuelle Leitstelle wurde fertiggestellt und ist einsatzbereit. Die Anbindung an die Leitstelle stellt im Gegensatz zu ähnlichen Projekten eine telemedizinische Infrastruktur zur Verfügung, mit der es möglich ist Informationen dem Arzt oder Angehörigen bereitzustellen.

In Zukunft können durch modular erweiterbare Architektur und Design weitere Krankheitsbilder in das AST@home-Verfahren aufgenommen werden.