Nichtinvasives Gerät erkennt diabetische Fußgeschwüre frühzeitig
Diabetische Fußgeschwüre sind eine häufige und schwerwiegende Komplikation bei Diabetes, von der rund ein Drittel der Menschen mit Diabetes betroffen sind. Diese Geschwüre, die zumeist als offene Wunden an der Fußsohle beginnen, führen häufig zu einem Krankenhausaufenthalt. Etwa 20 % der diabetischen Fußgeschwüre führen zu einer Amputation. Konventionelle Diagnoseverfahren sind in der Regel kostspielig und von geschultem medizinischem Fachpersonal abhängig und können diabetische Fußgeschwüre oft nicht in einem frühen Stadium erkennen, wodurch die Geschwüre unbemerkt fortschreiten können, bis sie schwerwiegender werden. Die derzeitige Behandlung umfasst verschiedene Hilfsmittel zur verminderten Gewichtsbelastung des betroffenen Bereichs, Infektionsbehandlung, Wundversorgung und Operationen. „Da die bestehenden Lösungen spezielle Geräte und geschultes Personal erfordern, schränken sie die Überwachung zu Hause und vor allem die Früherkennung ein“, sagt Panos Terzopoulos, Projektkoordinator des EU-finanzierten Projekts PHOOTONICS. PHOOTONICS hat einen voll funktionsfähigen Prototyp eines nichtinvasiven photonischen Geräts für den klinischen und häuslichen Gebrauch entwickelt. Durch die Kombination der hyperspektralen Bilder aus thermischer, mittlerer und naher Infrarotspektroskopie (IR) erfasst das Gerät Hinweise auf das Risiko diabetischer Fußgeschwüre und das Fortschreiten der Krankheit, sobald sie begonnen hat. Beide Prototypen weisen eine hohe Sensitivität und Spezifität auf und wurden klinisch validiert. „Wir sind zuversichtlich, dass unsere Technologie dank der frühzeitigen Erkennung durch regelmäßige Überwachung zu Hause und im Krankenhaus die Zahl der Krankenhausaufenthalte und Amputationen im Zusammenhang mit diabetischen Fußgeschwüren eindämmen könnte“, kommentiert Terzopoulos von Metis Baltic, dem Projektträger.
Photonische Bildgebung und KI sorgen für eine effektive Überwachung
Das Gerät zur Erkennung von diabetischen Fußgeschwüren von PHOOTONICS integriert hyperspektrale, thermische IR- und mittlere IR-Fotodetektoren, die durch KI-basierte Datenverarbeitung ergänzt werden, um frühe Anzeichen diabetischer Fußgeschwüre zu erkennen. Es zielt auf mehrere medizinische Indikatoren ab, darunter die Hauttemperatur (für Entzündungen), den Blutfluss (über die Sauerstoffsättigung) und biochemische Indikatoren wie die Kollagen- und Elastinwerte. Durch die verschiedenen Arten von IR-Licht kann das Gerät detaillierte Bilder und Messwerte erfassen und zwischen gesundem und gefährdetem Gewebe unterscheiden. So werden Frühwarnungen gegeben, die Betroffenen und medizinischem Fachpersonal helfen, das Risiko diabetischer Fußgeschwüre wirksam zu begrenzen. Im Rahmen des Projekts wurden zwei Versionen (HOME und PRO) des Geräts entwickelt. Die HOME-Version verfügt über eine vereinfachte Schnittstelle für die Selbstüberwachung durch Betroffene, während die PRO-Version erweiterte Funktionen für medizinisches Fachpersonal bietet. Die Benutzeroberflächen beider Versionen führen die Nutzenden durch den Messprozess, wobei die HOME-Version nur eine minimale Schulung erfordert, während das Gesundheitspersonal für die PRO-Version gezielter geschult wird. Die Geräte wurden mithilfe von über 200 erkrankten Personen in mehreren europäischen Krankenhäusern klinisch validiert, darunter auch in Deutschland: Universitätsklinikum Attikon (Athen, Griechenland), Universitätsklinikum Leiden (Leiden, Niederlande), Medizinische und Pharmazeutische Universität Victor Babeș (Timisoara, Rumänien), mit Unterstützung der Charité Universitätsmedizin (Berlin, Deutschland). Diese umfangreiche klinische Studie umfasste außerdem Tests zur Signalverarbeitung, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Daten zu optimieren. „Diese medizinische Metaanalyse half bei der Definition der Benutzeranforderungen und der technischen Spezifikationen, die sich auf Sensortypen, Empfindlichkeit, räumliche Auflösung, Reaktionszeit und Tragbarkeit für beide Versionen konzentrierten, während die Hardware- und Softwarekomponenten während und nach den klinischen Studien verfeinert wurden“, fügt Terzopoulos hinzu.
Durchbruch für eine präventive, patientennahe Gesundheitsversorgung
PHOOTONICS steht im Einklang mit der EU-Gesundheitspolitik, indem es Gesundheitsvorsorge fördert und die Lebensqualität von Menschen mit chronischen Erkrankungen verbessert. Durch die Verringerung des Bedarfs an invasiven Eingriffen und die Möglichkeit der Überwachung zu Hause versetzt das Projektgerät die Betroffenen in die Lage, ihre eigene Gesundheit proaktiv zu steuern. „Später können wir uns eine Integration mit Telemedizin-Plattformen vorstellen, um eine Fernüberwachung des diabetischen Fußes und die Gesundheitsversorgung von gefährdeten Personen zu unterstützen“, so Terzopoulos. Zur Vorbereitung der Markteinführung der PHOOTONICS-Geräte arbeitet das Projektteam an strategischen Partnerschaften (und öffentlichen und privaten Finanzierungsvereinbarungen), um Produktions- und Vertriebsoptionen zu erkunden, bevor die Vorbereitungen für die erforderlichen behördlichen Genehmigungen beginnen. Zuvor wird das Team umfangreichere klinische Studien durchführen, um die bisherigen Projektergebnisse weiter zu validieren und die Fähigkeiten der KI zu steigern, um die Vorhersagegenauigkeit zu erhöhen.
Schlüsselbegriffe
PHOOTONICS, Geschwür, Infrarot, Sensor, Amputation, Diabetes, Diabeteserkrankung, KI, Fuß
