Wie smarte Textilien die Gesundheitsvorsorge verändern

Es sieht aus wie ein gewöhnliches Sport-Shirt, fühlt sich an wie ein gewöhnliches Sport-Shirt und lässt sich auch waschen wie ein gewöhnliches Sport-Shirt – doch es ist nicht aus gewöhnlichen Synthetikfasern hergestellt. Im Stoff des QUS befinden sich smarte Garne, die als Sensoren fungieren. Sie können Herz- und Atemfrequenz messen, ein EKG anfertigen sowie Positions- und Bewegungsdaten erfassen.

Eine abnehmbare Kontrolleinheit in Form eines flachen Plastikkästchens im Nacken oder unter der Brust überträgt die Daten drahtlos an einen Cloud-Dienst, per App kann man eine Auswertung davon ansehen, ganz wie bei einer Smartwatch oder ähnlichen Geräten. QUS wurde 2020 vom steirischen Unternehmen Sansirro auf den Markt gebracht, die gestickten Sensoren wurden in Vorarlberg entwickelt.

Kein Kleber, keine Kabel

„Das Vitaldatenshirt wird hauptsächlich im Sport angewendet. Wir haben uns gefragt, wie man das in den Medizinbereich bringen könnte“, erklärt Benjamin Poredos von der Vorarlberger Forschungsfirma V-Trion, die an der Weiterentwicklung beteiligt war. So entstand ein schmaler Brustgurt. Dieser kann im Gegensatz zum Shirt, das es nur in begrenzten Konfektionsgrößen gibt, ohne Aufwand an alle Körperformen angepasst werden.

Mit smartcorCONTROL, wie das 1-Kanal-EKG heißt, können Patientinnen und Patienten selbstständig von daheim aus ein Langzeit-EKG aufzeichnen. Der Gurt soll Vorhofflimmern erkennen, was eine der häufigsten Ursachen für Schlaganfälle ist.

Für das EKG per Brustgurt sind weder Klebe-Sensoren noch lose Kabel nötig. Das ist nicht nur bequemer, sondern auch weniger störungsanfällig, meint Poredos: „Wenn man schwitzt, hält Kleber vielleicht nicht so gut und wenn man ein Kabel berührt, wird das Signal beeinflusst.“ Außerdem könne man gewöhnliche Sensoren meistens nicht einfach so in die Waschmaschine werfen – die textilbasierten schon.

Weben, Sticken, Stricken, Wirken

„Die Sensorgarne kann man weben, stricken, sticken oder wirken“, erklärt Poredos, „eine Wirkmaschine macht normalerweise Spitzenunterwäsche und Leggings – und wir machen halt funktionale Varianten davon.“ Je nach gewünschter Textileigenschaft sind unterschiedliche Verarbeitungsmethoden gefragt. 

Eine Radhose würde man von vornherein mit smartem Garn auf der Wirkmaschine fertigen, weil man dreidimensionalen Stretch benötigt. Doch Sensorflächen und -zuleitungen kann man auch nachträglich auf ein bestehendes Textil sticken.

Auf diese Art wird auch der smartcorCONTROL-Brustgurt hergestellt: Ein Edelstahlzwirn, der elektrisch leitet und nicht wie andere Metalle durch Schwitzen oder Waschen korrodieren kann, wird als Leiterbahnen und flächig unter der etwa briefmarkengroßen Trockenlektrode aufgestickt. Das zugrunde liegende elastische Stoffband wird zusätzlich textiltechnisch veredelt, um eine optimale Signalaufzeichnung zu ermöglichen.

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200-mal pro Sekunde

Patientinnen und Patienten können sich den Gurt eigenständig anlegen und ihn über einen Zeitraum von Tagen oder Wochen durchgehend tragen. Dabei zeichnet dieser die Herzaktivität 200-mal pro Sekunde auf und überträgt die Daten über die abnehmbare Kontrolleinheit drahtlos an eine App. 

In dieser können Nutzerinnen und Nutzer ihre körperliche Aktivität eintragen – etwa Schlafen, Treppensteigen oder Sport – um mehr Kontext für eine Diagnose zu liefern. Die Daten werden algorithmisch analysiert und an den behandelnden Arzt oder die behandelnde Ärztin übermittelt, der oder die dann einen Befund liefert und gegebenenfalls eine Therapie vorschlägt.

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Brustgurt statt Implantation

Kardiologe Lukas Motloch von der Österreichischen Kardiologischen Gesellschaft hat selbst noch keine Erfahrung mit dieser Art der Herzrhythmus-Überwachung, hält sie aber für sinnvoll: „Gerade Patienten über 65 tendieren zu Vorhofflimmern, und die tun sich oft schwerer mit neuer Technologie.“ Smarte Textilien seien tendenziell leichter zu handhaben als andere Geräte, was die Compliance erhöhe. Das heißt, dass Patientinnen und Patienten das Gerät eher so verwenden wie angeordnet.

Eine andere Möglichkeit, Vorhofflimmern zu erkennen, ist mit einem sogenannten Loop Recorder, erklärt Motloch. Dieses kleine Gerät muss jedoch am Brustbein unter die Haut implantiert werden, was mit Komplikationen einhergehen kann.

Nicht für Gesunde

Der Kardiologe betont, dass die Überwachung von Vorhofflimmern vor allem in der Nachsorge und Sekundärprävention – also bei Menschen, die bereits einen Schlaganfall hatten – sinnvoll sei. „Kritisch sehe ich, wenn wir solche Geräte gesunden Menschen überlassen, das erzeugt eher Unsicherheit. Bevor ich einem Patienten so etwas empfehlen kann, braucht es klare Evidenz für einen Nutzen“, sagt Motloch. 

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Man müsse deutlich zwischen Wearables – egal ob textil oder herkömmlich – und medizinischen Geräten unterscheiden. Letztere müssen einen aufwändigen Zulassungsprozess durchlaufen, wodurch die erhobenen Daten weit zuverlässiger ausfallen würden.

Einlagesohlen messen Druckbelastung am Fuß

Abseits der Kardiologie gibt es noch einige andere medizinische Anwendungsgebiete für smarte Textilien. Die Schuh-Einlagesohle stappone, die ebenfalls in Vorarlberg entwickelt und gefertigt wird, misst die Fußdruckbelastung und sendet die Daten drahtlos an die zugehörige App. Dadurch bekommt medizinisches Fachpersonal detaillierte Aufzeichnungen zu Ganganomalien.

Der oder die Betroffene kann Live-Biofeedback erhalten, um Bewegungsabläufe zu verbessern. Das hilft zum Beispiel bei der Rehabilitation nach Hüft- und Knieoperationen oder Verletzungen, sowie bei Fußfehlstellungen. Auch bei Parkinson oder multipler Sklerose kann die Einlagesohle eingesetzt werden.

Ganzkörperanzug zur elektrischen Stimulation

Der Exopulse Suit des Prothesenherstellers Ottobock ist ebenfalls für Menschen mit neurologischen Erkrankungen gedacht. 50 in den Ganzkörperanzug integrierte Elektroden lindern mit gezielter Stimulation spastisch-bedingte Verspannungen. Fachleute aus der Orthopädietechnik oder Physiotherapie programmieren den Anzug für das entsprechende Krankheitsbild, sodass ein Patient oder eine Patientin die Behandlung eigenständig mit der App starten kann.

Im Bereich der smarten Textilien wird derzeit auch viel an Aktuatoren gearbeitet, d. h. Materialien, die Bewegung erzeugen können. Ein Beispiel dafür wären etwa Kompressionsverbände, die automatisch angepasst werden, sagt Poredos von der Forschungsfirma V-Trion. 

In Zukunft könnten außerdem die abnehmbaren Kontrolleinheiten, die u. a. eine Batterie enthalten, kleiner werden oder ganz wegfallen. Denn sogenannte triboelektrische Fasern können Bewegungsenergie „ernten“. Eine Schuhsohle aus einem derartigen Material könnte mit der Energie aus den getanen Schritten LED zum Leuchten bringen oder einen Schrittzähler mit Energie versorgen.