Während der Zeit der Coronavirus-Epidemie wurden Pulsoximeter so häufig wie Thermometer und befinden sich in den Regalen vieler Arztpraxen. Aber gibt es einen Platz für sie in einer Armbanduhr?
In den frühen Tagen der Coronavirus-Epidemie flogen nicht nur Gesichtsmasken und Händedesinfektionsmittel aus den Regalen. Pulsoximeter waren ebenfalls Mangelware, nachdem bekannt wurde, dass ein Abfall des Sauerstoffgehalts im Blut ein Zeichen für eine sich entwickelnde Krankheit sein könnte.
Diese kostengünstigen und nicht-invasiven elektronischen Geräte verwenden LEDs und Fotodioden, um die Absorption von Licht durch rote Blutkörperchen zu messen. Sauerstoffhaltige Zellen absorbieren mehr Infrarotfarbe als Rot, während Zellen ohne Sauerstoff mehr absorbieren. Mit diesen Informationen können die Algorithmen die Blutsauerstoffsättigungswerte berechnen. Für die meisten Menschen sollte diese Zahl deutlich über 90% liegen. Im Falle einer Coronavirus-Krankheit liegt sie bei etwa 80. Es schien also eine gute Idee zu sein, ein solches Gerät zur Hand zu haben - wenn man es natürlich finden könnte.
Die Pandemie dauert seit mehr als einem halben Jahr an, daher ist es nicht verwunderlich, dass Hersteller von Unterhaltungselektronik die Vorteile des Hinzufügens von Pulsoximetern zu tragbarer Elektronik anpreisen. Die Sensoren sind kostengünstig, verbrauchen nicht viel Batterie und ziehen möglicherweise einige Kunden an, die in unserer unsicheren Welt ein Gefühl der Sicherheit suchen.
Vor kurzem hat Apple beschlossen, seiner Uhr ein Pulsoximeter hinzuzufügen (Fitbit und Garmin hatten ähnliche Produkte bereits vor der Pandemie, sie mussten Schlafapnoe erkennen). Mitte September wurde bekannt gegeben, dass die Apple Watch Series 6Es werden vier Gruppen von grünen, roten und Infrarot-LEDs sowie vier Fotodioden verwendet. Das Unternehmen verspricht einen speziellen fortschrittlichen Algorithmus, der den Grad der Sauerstoffsättigung im Blut bestimmt. Rote und Infrarot-LEDs messen gerade die Sättigung. Die grünen messen den Puls. Die Sensoren sind auf der Rückseite der Uhr angebracht und berühren die Oberseite des Handgelenks. Sie können verwendet werden, um Daten bei Bedarf tagsüber und nachts automatisch abzurufen.
Apple bewirbt sein Gerät als "Fitness- und Gesundheitsgerät". Mit anderen Worten, das Unternehmen hat keine Erlaubnisvon der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA), um das Gerät als medizinisch zu bewerben. Dies ist nicht überraschend - es braucht Zeit, um eine solche Erlaubnis zu erhalten -, aber ohne sie ist es schwierig zu verstehen, wie genau das Gerät funktioniert.
Die
Genauigkeit der Sensoren der Apple Watch-Serie 6 ist für viele Pulsoximeter auf dem Verbrauchermarkt ein großes Problem. Steve Xue, Physiologischer Ingenieur und medizinischer Direktor des Zentrums für biointegrierte Elektronik an der Northwestern University, sagt: "Es ist ziemlich einfach, ein Pulsoximeter herzustellen, es ist das Niveau eines Ingenieurstudenten, aber es ist sehr schwierig, ein Gerät herzustellen, das für den klinischen Einsatz zuverlässig ist."
Hat Apple ein gutes Gerät gemacht? Es ist schwer zu sagen. Zusätzlich zu den Herausforderungen bei der Anpassung an unterschiedliche Hautfarben, bei der Arbeit in Bewegung und bei anderen Designherausforderungen, denen sich alle Pulsoximeter gegenübersehen, steigt der Schwierigkeitsgrad, wenn Sensoren oben am Handgelenk platziert werden. Geräte, die in Krankenhäusern verwendet oder in Apotheken verkauft werden, haften normalerweise an der Fingerspitze oder manchmal am Ohrläppchen.
"Diese Körperteile haben Vorteile gegenüber dem Handgelenk", sagt Xu, "weil sie mehr Kapillaren und ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis haben."
Sauerstoffsensoren auf Handgelenkbasis haben einen weiteren Nachteil: Wenn die Fingerspitzen dünn genug sind, um Licht durchzulassen, müssen Pulsoximeter auf Handgelenkbasis auf reflektiertes Licht angewiesen sein, und dieser Ansatz ist von Natur aus weniger genau.
"Es ist nicht unbedingt eine schlechte Sache", sagt Xu, "aber wenn alle Dinge gleich sind, ist die Messung nicht so genau wie ein Pulsoximeter, das für einen geeigneteren Ort am Körper entwickelt wurde."
"Ich würde niemals ein Pulsoximeter an mein Handgelenk legen", sagt William McMillan, Mitbegründer, Präsident und Wissenschaftsdirektor von Profusa , der implantierbare Biosensoren entwickelt. „Das Handgelenk bewegt sich viel, was für kontinuierliche Messungen schlecht ist“ (Apple-Uhren verfügen über Bewegungssensoren, mit denen Ruhemomente verfolgt werden können).
Laut Xue kann Apple nachweisen, dass seine Uhr genaue Messungen der Blutsauerstoffsättigung liefern kann, wenn sie das FDA-Zulassungsverfahren durchläuft - ein Verfahren zur Validierung von Pulsoximetern ist seit langem etabliert.
Aber auch ohne Erlaubnis startet Apple mehrere medizinische Studien mit Pulsoximetern von der Apple Watch - eine zur Vorbeugung von Herzinfarkten, eine zur Behandlung von Asthma und eine zur Untersuchung von Änderungen der Blutsauerstoffsättigung als Zeichen einer Coronavirus- und Grippeinfektion. Xue und Macmillan sprechen mit vorsichtigem Optimismus von diesen Versuchen.
"Die Consumer-Gerätehersteller Apple und Fitbit haben einen viel größeren Umfang als die meisten Gesundheitsunternehmen", sagt Xu. - Nur wenige andere Unternehmen als Apple, Fitbit und Samsung können eine Million Geräte in die Welt werfen und die eingehenden Informationen verarbeiten. Wir müssen diese Forschung durchführen und sehen, wie gute Vorhersagen sie geben können, aber wir müssen verstehen, dass es viele falsch positive Ergebnisse geben wird. Es mag sich als nützliches Forschungsinstrument erweisen, aber noch ist nichts klar. "
"Da diese Geräte nicht besonders genau sind und nicht mit einer Kontrollgruppe, sondern mit einer unkontrollierten Umgebung zusammenarbeiten, benötigen sie eine große Stichprobengröße, um ein Phänomen zu erkennen", sagte Macmillan. "Aber am Ende werden sie Millionen von Platten haben, in denen sie nach neuen Ideen suchen können, und das ist genug."
All dies wirft die Frage auf: Muss der durchschnittliche Benutzer einer Smartwatch rund um die Uhr ein Pulsoximeter tragen?
Obwohl ein solches tragbares Gerät uns möglicherweise mehr Daten über Schwankungen der Blutsauerstoffsättigung in der Allgemeinbevölkerung liefert, sagt Xu: „Bei den meisten gesunden Menschen liegt dieser Wert zwischen 97 und 99%. Wenn wir sie alle tragen und uns jedes Mal Sorgen machen, wenn sie auf 92 sinkt, überwiegen die Folgen der Aufregung gesunder Menschen die klinischen Vorteile, deren Ausmaß noch nicht verstanden ist.