Hintergrund und Dringlichkeit
Herzinsuffizienz stellt eine große und wachsende Belastung für die Gesundheitssysteme dar. Allein in den Niederlanden sind etwa 250.000 Menschen leben mit Herzinsuffizienz, und jedes Jahr ~38,000 neue Patienten diagnostiziert werden. Ein großer Teil dieser Patienten muss ins Krankenhaus eingewiesen werden, und das Risiko einer Wiederaufnahme ist in den ersten Wochen nach der Entlassung besonders hoch. Trotz strukturierter ambulanter Nachsorge kommt es häufig zu einer Verschlechterung zwischen geplanten Besuchen, wenn die Symptome noch nicht offensichtlich sind, sich aber bereits physiologische Veränderungen entwickeln.
Die Gelegenheit
Die Fernüberwachung des Herzens ist ein internationaler Multi-Milliarden-Markt. Aus früheren Initiativen zur häuslichen Überwachung und aus klinischen Studien, auf die im ursprünglichen Projektplan Bezug genommen wurde, geht hervor, dass eine wirksame Fernüberwachung und ein früheres Eingreifen die Zahl der Krankenhauseinweisungen bei Patienten mit Herzinsuffizienz um um 44%. Die derzeitigen Lösungen sind jedoch häufig entweder zu invasiv, zu begrenzt (Messung von nur einem oder zwei Parametern), zu fragmentiert oder nicht in der Lage, Multisensordaten ohne umfangreiche manuelle Überprüfung in zuverlässige klinische Signale umzuwandeln.
Krankenhäuser und Pflegedienstleister brauchen eine vollständig, einfach zu implementieren Lösung, die in der häuslichen Umgebung funktioniert, ohne die Arbeitsbelastung des Arztes zu erhöhen.
Weitere Informationen über PCardio finden Sie hier: Pcardiowearables.com
Angebot anfordernDie HeartGuard-Lösung
HeartGuard wird als integriertes Home-Monitoring-System für Patienten mit Herzinsuffizienz entwickelt. Das System kombiniert ein komfortables, auf der Brust getragenes einzige tragbare Plattform mit KI-gesteuerte Interpretation um Frühwarnsignale und umsetzbare Warnungen für klinische Teams zu erzeugen.
In seiner derzeitigen Architektur, alle Messungen werden an der Brust durchgeführt unter Verwendung einer Einzelner tragbarer Brustgurt / Brust getragenes Gerät. Dies vereinfacht die Anwendung durch den Patienten, verbessert die Adhärenz und macht mehrere Wearables überflüssig.
Was der HeartGuard misst (einzelnes, am Brustkorb getragenes System)
Der HeartGuard wurde in enger Zusammenarbeit mit Kardiologen entwickelt und überwacht die Vitalfunktionen, die für eine klinisch sinnvolle Überwachung der Herzinsuffizienz zu Hause erforderlich sind:
- Elektrische Aktivität des HerzensMehrleitungs-EKG (z. B. 2-kanalig mit abgeleiteten Ableitungen), Rhythmusanomalien, HR/HRV
- Hämodynamische Funktion: Impedanz-Kardiographie (ICG) für das Schlagvolumen, die Entwicklung des Herzzeitvolumens, die Prä-Ejektionszeit und die Dynamik der Thoraximpedanz
- Funktion der AtemwegeAtmung: Atemfrequenz und Atemmuster
- Herz- und Lungengeräusche: Sensoren für die Auskultation des Brustkorbs
- Körpertemperatur
- Aktivität und Körperhaltung: Klassifizierung der körperlichen Aktivität/Inaktivität
Warum ICG?
ICG bietet einen kontinuierlichen, nicht-invasiven Einblick in die kardiale Leistungsfähigkeit und hämodynamische Trends und ermöglicht so eine frühere Erkennung von Dekompensation und Therapieansprechen im Vergleich zur Überwachung mit nur einem Parameter.
Die wichtigste Innovation
Die Innovation von HeartGuard liegt in der Zusammenführung von elektrischen (EKG), hämodynamischen (ICG), akustischen (Herz-/Lungengeräusche), respiratorischen, Temperatur- und Aktivitätsdaten innerhalb einer einzigen, auf der Brust getragenen Plattform, kombiniert mit AI-gesteuerte Multiparameter-Interpretation.
Dies ermöglicht die Erkennung von subtilen Verschlechterungsmustern, die von Einzelsensorsystemen übersehen werden würden. So können z. B. Veränderungen des Schlagvolumens oder der Prä-Ejektionszeit (ICG) in Kombination mit veränderten Lungengeräuschen und Atemmustern auf eine frühe Dekompensation hinweisen, bevor offene Symptome auftreten.
Konsortium und Fähigkeiten
HeartGuard wird entwickelt von:
- 2M Technik - Hardware-Plattform für tragbare Geräte: Sensoren, Formfaktor für das Tragen auf der Brust, Elektronik, Aufzeichnungsarchitektur, Zertifizierung und Industrialisierung.
- Appbakkers - Sichere Datenplattform und KI/ML: Datenaufnahme, -verarbeitung, -visualisierung, -interpretation, -alarmierung und klinische Arbeitsabläufe.
Das Projekt baut auf früheren validierten Wearable-Plattformen auf und wird durch kontinuierliches Feedback von Kardiologen gestaltet, um die klinische Relevanz und Akzeptanz sicherzustellen.
Ergebnisse der technischen Entwicklung
Eine auf der Brust getragene Multi-Sensor-Plattform
- EKG-Erfassung in hoher Qualität
- Robuste ICG-Messung optimiert für den ambulanten Einsatz
- Integrierte Auskultationssensorik für Herz- und Lungengeräusche
- Gemeinsame Anordnung und Abschirmung der Sensoren zur Vermeidung von Interferenzen und zur Wahrung der Signalintegrität
- Bequemes, benutzerfreundliches Design, das eine einheitliche Platzierung unterstützt
Rekorder und Datenpipeline
- Kontinuierliche Erfassung mit geringem Stromverbrauch, geeignet für den Langzeiteinsatz zu Hause
- Zuverlässige drahtlose Übertragung und sicherer Cloud-Speicher
- Skalierbare Zeitreihendatenverarbeitung für physiologische Datenströme mit hoher Wiedergabetreue
- Rollenbasierter Zugang für Kliniker und Patienten
AI/ML-Interpretation und Alarmierung
- Automatische Extraktion von klinisch relevanten Merkmalen aus EKG, ICG, Akustik und Atmung
- Transparenter Zugang zu Rohsignalen zur Vertrauensbildung
- Progressive Modellverbesserung durch gekennzeichnete klinische Ergebnisse
Erwartete Auswirkungen
Klinische und operative Auswirkungen
HeartGuard ermöglicht frühere Erkennung einer hämodynamischen Verschlechterung bei Patienten mit Herzinsuffizienz und unterstützt eine sicherere Genesung zu Hause. Durch die Erkennung von Veränderungen in der Dynamik des Herzzeitvolumens und von Atem- und Herzsignalen vor einer akuten Dekompensation zielt HeartGuard darauf ab, vermeidbare Komplikationen und Krankenhaus(wieder)einweisungen zu reduzieren und so den Druck auf kardiologische Kliniken und Krankenhauskapazitäten zu verringern.
Auswirkungen auf die Patienten
Die Patienten profitieren von einer kontinuierlichen, nicht-invasiven Überwachung in ihrer häuslichen Umgebung mit einem einzelnes, leicht zu tragendes Brustgerät, Sie verbessern die Adhärenz und die Lebensqualität und bieten gleichzeitig Sicherheit und rechtzeitiges Eingreifen, wenn dies erforderlich ist.
Wirtschaftliche Auswirkungen
Weniger Einweisungen und Wiedereinweisungen führen zu erheblichen Kosteneinsparungen im Gesundheitswesen. Das skalierbare Modell von HeartGuard (Wearable-Hardware + Software-/Servicelizenzierung) unterstützt einen breiten Einsatz und ermöglicht eine nachhaltige, datengesteuerte Versorgung bei Herzinsuffizienz.
Bewährte technische Errungenschaften
HeartGuard basiert auf einer ausgereiften, forschungsgerechten multisensorischen Plattform, die bereits für mehrere Signalmodalitäten entwickelt, getestet und validiert wurde. Zu den wichtigsten technischen Meilensteinen gehören:
✔ Vollständig integrierte Multisensor-Plattform, die am Brustkorb getragen wird
Wir haben ein einfach zu tragender Brustgurt zu integrieren:
- 2-Kanal-EKG (mit abgeleiteter Multi-Lead-Rekonstruktion)
- Impedanz-Kardiographie (ICG) für die hämodynamische Überwachung (SV, CO, PEP, LVET, TFC)
- Herz- und Lungengeräusche über integriertes MEMS-Mikrofon (Auskultation)
- Photoplethysmographie (PPG) für SpO₂, HR und Pulse Arrival Time (PAT)
- Atmungsrate abgeleitet aus EKG-, Dehnungssensor- und BioZ-Signalen
- Temperaturerfassung (Hauttemperatur; Integration der Kerntemperatur verfügbar)
- Aktivität und Körperhaltung über IMU
Alle Sensoren werden über eine einzige tragbare Aufzeichnungsplattform synchronisiert und abgetastet.
✔ Signalverarbeitungspipeline in klinischer Qualität
Wir haben eine vollständige Pipeline zur Signalverbesserung und Qualitätsbewertung für physiologische Daten, einschließlich:
- Detrending und Filterung zur Entfernung von Basislinienwanderungen und Bewegungsartefakten
- Automatisiert Bewertung der Signalqualität mit Hilfe von Template-Matching und Morphologieprüfungen
- Merkmalsextraktion validiert am öffentliche klinische Datensätze:
- EKG-Algorithmen getestet an MIT-BIH Arrhythmie-Datenbank
- ICG-Algorithmen validiert an ReBeatICG-Datensatz
- Atmungsrate im Vergleich zu Oxycon Referenzsysteme
Die Leistungswerte sind vergleichbar mit Literaturberichten, und zeigen die klinische Relevanz der extrahierten Parameter.
✔ Multimodale Parameterextraktion
HeartGuard unterstützt bereits die Extraktion von klinisch bedeutsamen Parametern über verschiedene Modalitäten hinweg:
EKG
- R, Q, S, T, P Punkterkennung
- HR, HRV, ST-Segment-Veränderungen
- Erkennung von Indikatoren für Bradykardie, Tachykardie und Ischämie
ICG
- Schlaganfallvolumen (SV)
- Herzzeitvolumen (CO)
- Zeitraum vor der Ausschleusung (PEP)
- Linksventrikuläre Auswurfzeit (LVET)
- Leitfähigkeit der Thoraxflüssigkeit (TFC)
- Hämodynamische Trends im Zusammenhang mit der Dekompensation der Herzinsuffizienz
PPG
- SpO₂
- HR, HRV
- Puls-Ankunftszeit (PAT)
Atmung
- Zuverlässige Atemfrequenz, abgeleitet aus EKG-, Dehnungssensor- und Impedanzsignalen
Dies ermöglicht echte Multiparameter-Trendanalyse anstelle von isolierten Metriken für einzelne Sensoren.
✔ Entwicklung von Firmware und eingebetteten Systemen
Die HeartGuard-Plattform basiert auf einer robusten eingebetteten Architektur:
- Lastabgeglichene synchronisierte Probenahme über mehrere externe Sensoren
- Gepufferte Erfassung mit Taktdriftkompensation die zeitliche Ausrichtung beizubehalten
- BLE- und USB-Konnektivität
- Erweiterbarer Onboard-Speicher (8 GB)
- Integrierte Mikrofonerfassung (PDM MEMS)
- Modulare Sensor-Firmware ermöglicht die schnelle Integration neuer “Software-Sensoren”.”
Diese Architektur ermöglicht naturgetreue physiologische Datenerfassung ohne Engpässe oder Datenverlust.
✔ Wearable Design für den Einsatz in der realen Welt validiert
Der tragbare Brustgurt und das Elektrodensystem wurden an mehreren Benutzern getestet:
- Textile Trockenelektroden ausgewählt nach Schweißkorrosion und Langzeit-Hautverträglichkeitstests
- Die Signalqualität bei Bewegung übertrifft frühere Referenzsysteme (z. B. für die Dauerüberwachung)
- Flexibles Gurtdesign mit verstellbarer Passform; Produktplan umfasst 2-3 standardisierte Größen
- Endgültiger Prototyp erfolgreich an mehreren Probanden getestet
Dies bestätigt die Eignung von HeartGuard für Langzeit-Heimüberwachung, und nicht nur Laborbedingungen.
✔ Forschungsreife Datenplattform & Auswertungssoftware
HeartGuard enthält eine ausgereifte Datenanalyseumgebung:
- Interaktive Signalvisualisierung (Zoom, Markierungen, Mehrkanalüberlagerungen)
- Automatisierte klinische Berichte (HRV, EKG-Morphologie, ICG-Parameter)
- Modulare KI-Pipeline für:
- Kardiale Parameter
- Atmung
- Oxygenierung
- Temperatur
- Aktivität
Dies ermöglicht schnelle klinische Forschung, Validierungsstudien und Algorithmenentwicklung auf der Hardware-Plattform.
✔ Innovationspipeline (zum Patent angemeldet)
- Blutdruckmessung ohne Manschette mit kombiniertem ICG + PAT - zum Patent angemeldet
- Laufende Entwicklung von KI-Modellen für:
- Frühe Dekompensation der Herzinsuffizienz
- Erkennung von Herzrhythmusstörungen
Warum das wichtig ist
Im Gegensatz zu vielen digitalen Gesundheitslösungen, die sich noch in der Konzeptphase befinden, basiert HeartGuard auf:
- Funktionierende Hardware
- Validierte physiologische Algorithmen
- Klinisch getestete Signalverarbeitung
- Eine skalierbare eingebettete Plattform
Das bedeutet, dass HeartGuard nicht als spekulatives Konzept positioniert ist, sondern als kliniknahe, translationale Technologieplattform bereit für Pilotprojekte, klinische Studien und regulierte Produktentwicklung.