Überwachung von Gesundheitsdaten in Echtzeit

Die U.S. Army Best Squad Competition ist ein einwöchiger Wettbewerb in dem die technischen und taktischen Fähigkeiten einzelner Trupps sowie ihre Fähigkeit, als diszipliniertes und geschlossenes Team zu arbeiten, bewertet werden. Es ist ein Wettbewerb der U.S. Army und fand Ende September 2023 statt. Dabei umfasst der Wettkampf eine Vielzahl unterschiedlicher Fitness- und Gefechtsdisziplinen, die vom Army Combat Fitness Test und verschiedenen Waffengängen über einen fordernden 12-Meilen-Fußmarsch bis hin zu detaillierten Einzelkämpferaufgaben und Truppengefechtsübungen reichen. Anschließend reisen die vier besten Teams der Woche nach Washington, D.C. zu einem Interview im Stil eines Vorstandsgesprächs, bei dem ihr Wissen und ihre Professionalität vor hochrangigen Heeresführern getestet werden. Jeder Trupp besteht aus fünf Soldaten: einem Truppführer (Sergeant First Class oder Staff Sergeant), einem Teamführer (Sergeant oder Corporal) und drei Truppmitgliedern im Rang eines Specialist oder darunter.

Dieses Jahr nutzte das U.S. Army Medical Materiel Development Activity (USAMMDA) Department diesen Wettbewerb, indem sie die Kämpfer überwachten und ihre Gesundheits- und Leistungsdaten in Echtzeit lieferten. Oft kennt man dieses Vorgehen bisher vor allem aus aktuellen Actionfilmen. Hier werden die Parameter der Soldaten, meistens Mitglieder einer Spezialeinheit, in Echtzeit überwacht und an das Hauptquartier übermittelt. Damit wird ihre Leistungsfähigkeit angezeigt, aber vor allem die gesundheitlichen Risiken nach einer Verwundung, oder gar ihr Tod durch Erlöschen der Pulskurve.

Für den Test trug jeder der 60 Teilnehmer aus den zwölf Trupps während der gesamten Dauer des Wettbewerbs ein HRAPS-Gerät (Health Readiness and Performance System). Das HRAPS besteht aus einem leichten Sender, der etwa die Größe und Form eines Ohrstöpsels hat und mit Klebestreifen auf der Brust des Trägers befestigt wird, sowie aus tragbaren Handgeräten, die physiologische Daten für taktische Führer und medizinische Dienstleister an und nahe der Frontlinie empfangen und anzeigen.

Während die Teams um den Titel wetteifern, bietet der Wettbewerb für das HRAPS-Entwicklungsteam die perfekte Gelegenheit, die Fortschritte des Programms unter realen Bedingungen zu bewerten, wird Emily Krohn, stellvertretende Produktmanagerin für das HRAPS-Programm der USAMMDA, in einem jüngst veröffentlichten Beitrag des US-Heeres zitiert. „HRAPS ist ein fantastisches Instrument, das den taktischen Führern und den Gesundheitsdienstleistern an vorderster Front hilft, kritische Entscheidungen über die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Soldaten sowohl während der Ausbildung als auch im realen Einsatz zu treffen. Es soll den Führern kleinerer Einheiten und den Sanitätern an vorderster Front helfen, mögliche gesundheitliche Probleme zu erkennen, bevor sie kritisch werden. Es liefert etwa einmal pro Minute eine Momentaufnahme kritischer Gesundheits- und Leistungsdaten, so dass die Führungskräfte jederzeit über den Standort und die Vitaldaten ihrer Soldaten informiert sind, wenn das Gerät Daten überträgt. Angesichts der prognostizierten künftigen Kampfeinsätze ist es unerlässlich, über moderne, benutzerfreundliche, robuste und expeditionstaugliche Instrumente wie HRAPS zu verfügen, damit die Kommandeure der Streitkräfte an vorderster Front fundiertere Entscheidungen treffen können. Die Realität sieht so aus, dass die Sanitätskapazitäten, die bei früheren Einsätzen wie im Irak und in Afghanistan zur Verfügung standen, unter den möglichen Einsatzbedingungen der Zukunft, bei denen kleine Teams weit entfernt von übergeordneten Versorgungseinrichtungen in entlegenen Gebieten eingesetzt werden, stark eingeschränkt sein werden. Es wird ein entscheidender Vorteil sein, über Instrumente wie HRAPS zu verfügen, die helfen, gesundheitliche Probleme frühzeitig zu erkennen, bevor sie zu Notfällen werden. Gesundheitsinformationen in Echtzeit für die Soldaten an der Front helfen, die medizinische Versorgung vor Ort zu verbessern und die Wirksamkeit der verfügbaren Ressourcen zu maximieren“, so Kohn.

Am Körper zu tragende Gesundheitsmonitore sind kein neues Konzept – Geräte zur Überwachung von Gesundheit und Fitness werden in der einen oder anderen Form bereits seit den frühen 1980er Jahren eingesetzt. HRAPS, das sich seit 2018 bei der USAMMDA in der Entwicklung befindet, geht jedoch einen Schritt weiter als alles, was im Handel erhältlich ist, und wurde speziell entwickelt, um eine schnellere Entscheidungsfindung bei kleinen Einheiten zu ermöglichen und die Verantwortlichkeit der Truppen während intensiver Ausbildung und künftiger realer Militäroperationen zu verbessern, so Krohn. HRAPS liefert nicht nur physiologische Daten in Echtzeit, sondern gibt den Kommandeuren auch Aufschluss über den Standort der Truppen im Feld während der Ausbildung. So wurde HRAPS im vergangenen Jahr während Ausbildungen und Wettbewerben bereits getestet, und es gab einige Fälle, in denen Truppen verloren gingen. HRAPS hat den Kommandeuren mehrfach geholfen, vermisste Personen zu lokalisieren, was für Führungskräfte an vorderster Front sehr wichtig ist.

„Das HRAPS ist ein sehr nützliches Instrument für uns im Feld, insbesondere für Soldaten im Sanitätsdienst. Ich habe während des AFC Best Squad-Wettbewerbs mit einem solchen Gerät meine Vitalfunktionen überwacht und war überrascht, welche Möglichkeiten es bietet. Als Sanitäter ein solches Gerät zu haben, das diese Art von Daten in Echtzeit liefert, wäre in einer realen Umgebung äußerst nützlich“, wird Staff Sgt. Jesse Hylton, Leiter des AFC-Teams und Spezialist für praktische Krankenpflege im Forschungszentrum für Telemedizin und fortgeschrittene Technologie, in einem Beitrag der U.S. Army zitiert. Hier sehen die Experten, welchen Einfluss Schlafentzug und Kalorienverbrauch haben und welche physiologischen Reaktionen daraus erfolgen. So lassen sich medizinische Probleme erkennen, bevor Notfällen entstehen.

„In Notfallsituationen, bei der Behandlung von Verletzten und Opfern, zählt jede Minute, und eine Basislinie physiologischer Daten, die über einen bestimmten Zeitraum verfolgt wird, hilft bei der Entscheidungsfindung während der Behandlung von Soldaten im Feld. Wir wissen, dass sich die Auswirkungen von Verletzungen mit der Zeit verstärken. Daher ist es wichtig, Anomalien der Vitalparameter zu erkennen, bevor sie bei einem Patienten auftreten, um mögliche Komplikationen beim Auftreten von Symptomen zu verhindern. Wenn Anomalien auftreten, können wir sie frühzeitig behandeln, was dazu beiträgt, Verletzungen zu lindern, bevor sie zu eskalieren beginnen, und den Leistungserbringern hilft, einen ganzheitlicheren Ansatz bei der Behandlung von Verletzten anzuwenden, was zu besseren Gesamtergebnissen führt“, so Hylton.

Auch Bundeswehr entwickelt vergleichbare Sensoren

Auch das Wehrwissenschaftliches Institut für Werk- und Betriebsstoffe (WIWeB) im bayrischen Erding arbeitet an ähnlichen Vorhaben unter dem Titel „Physiologisches/Biomonitoring im militärischen Kontext“. Zuständig im WIWeB ist das Geschäftsfeld 250 (System Soldat). Die im WIWeB realisierten Technologiedemonstratoren sind Voraussetzung zur Bewertung und Verbesserung der eingesetzten Sensoriken. So hat das WIWeB bereits als Smart Textiles einen sogenannten Sensoranzug entwickelt.

Eine andere Anwendung ist zum Beispiel die Integration von Sensoren in Schutzplatten, hier sollen diese aber messen, ob die Platten interne Risse bekommen haben, also den Zustand der Platte beurteilen. Auch auf diese Art kann der Soldat vor schadhaftem Material gewarnt und somit geschützt werden. Zudem verringert es den logistischen Aufwand bei der regelmäßigen Prüfung der Platten, zum Beispiel durch Röntgen.

Die Sensoren müssen aber nicht nur zuverlässig Informationen liefern. Sie müssen sich auch in Uniformen oder Ausrüstungsgegenstände integrieren lassen, ohne deren eigentliche Funktion einzuschränken, oder den Soldaten in seiner Beweglichkeit und Kampkraft zu beeinträchtigen. Auch müssen alle Anteile der Monitoringsysteme in der Regel mehreren Waschvorgängen standhalten, oder dem natürlichen Abrieb während der Ausbildung oder eines Einsatzes.

Entsprechende Sensorik kann in bestehende Ausrüstung (Uniform, Gefechtshelm, Kampfmittelweste, etc.) integriert, oder durch (smarte) „wearable“ Ausrüstung realisiert werden. Letzteres können z.B. Armbänder sein, oder aufklebbare (Brust-)Sensoren wie im Falle der U.S. Army.

LTRDir PD Dr.-Ing Dr.-habil. Jens Holtmannspötter, Geschäftsbereichsleiter Werkstoffe, Bauweisen, Strukturen & Digitalisierung (200) beim WIWeB stellt heraus, dass es nicht immer neue Sensoren sein müssen. Auch Smartwatches können heute bereits sehr viel, und mehr als nur Biometriedaten erfassen und übermitteln. Also, warum nicht vorhandenes Material nutzen?

Laut WIWeB kann die Biomonitoring im militärischen Kontext bei folgenden Anwendungen unterstützen:

• Evaluationsunterstützung bei der Ausbildung
• Unterstützung bei der medizinischen Erstversorgung
• Aktuelle Informationen über die Kampfkraft der Truppe
• Befähigung lückenloser Dokumentenlandschaft in der Gesundheitsversorgung
• Automatisierung medizinischer Abläufe
• Rückkopplung an Assistenz-Systeme zur Anpassung des Informations- und Unterstützungsgrads
• Befähigung der personalisierten medizinischen (Sofort-)Versorgung
• Unterstützung des Sanitätspersonals bei der (automatisierten) Triage bei einem Massenanfall von Verwundeten

Dabei spielen viele Faktoren eine Rolle. So müssen Umgebungssensorik, Bewegungssensorik sowie medizinische Sensorik in sogenannte Wearables oder Smart Textiles integriert und mit der Telemedizin kombiniert werden. Dies alles ermöglicht am Ende das Biomonitoring. Hinzu kommen weitere Aspekte wie die Anbindung der Krankenhistorie, der Medikation oder der aktuelle Gesundheitszustand über die Anbindung der digitalen G-Akte. Der Technische Oberregierungsrat Christoph Petroll, Leiter der Forschungsgruppe Assistenzsysteme im Innovationslabor System Soldat am WIWeB, stellt heraus: „Die digitale E-Erkennungsmarke könnte zur Identifizierung des Patienten eine wichtige Rolle spielen. Sie würde dabei helfen, Verwundete auf dem Gefechtsfeld automatisiert durch ein Unmanned Ground Vehicle (UGV) aufzufinden und zu bergen. Das UGV könnte den Patienten dann zur Role 1 Versorgung bringen, ohne das andere Einsatzkräfte gebunden oder gefährdet werden müssen.“

Wie dies zeigt, es ist eine Kette an neuen Fähigkeiten, nicht nur ein einzelner Sensor. Insgesamt könnte das Biomonitoring zur Verbesserung der Rettungskette beitragen. Dies steht aber im Gegensatz zum Thema „gläserner Patient“. Daher muss im Vorfeld bzw. parallel eine Diskussion mit entsprechenden Vorgaben und Entscheidungen auf anderen Ebenen stattfinden. Gerade in Deutschland und Europa ist der Datenschutz sehr hoch aufgehängt. Daher muss das Thema auch Diskussionen zu Datennutzung, Datensicherheit und Datenschutz beinhalten. Das WIWeB unterstützt das Vorantreiben der Thematik aus technologischer Sicht.

André Forkert