Virenscanner für den Körper

Schon Tage vor den ersten Symptomen verändern Infektionen wie Covid-19 Vitalwerte. Smarte Uhren erkennen die mit ihren Sensoren und ermöglichen frühes Testen.

Lesezeit: 3 Min.
In Pocket speichern
vorlesen Druckansicht Kommentare lesen 36 Beiträge

(Bild: Michael Snyder)

Von
  • Andreas Grote

Smartwatches sind schon lange eher Gesundheits-Gadgets als Uhren. Sie erfassen den Herzschlag, die Sauerstoffsättigung im Blut, die Körpertemperatur, die Aktivität des Menschen und seinen Schlaf. In den nächsten Jahren sollen neue Sensoren sogar den Blutzuckerwert und Blutdruck messen können. Noch vorher könnten sich Smartwatches allerdings als Frühwarnsysteme bei Infektionen wie Grippe, Borreliose und aktuell Covid-19 beweisen, denn dafür reichen die bisherigen Sensoren bereits. Sie melden auffällige Vitalwerte, die sich als Reaktion auf eindringende Viren und Bakterien ändern, noch bevor man sich krank fühlt.

Das Fernziel sind spezifische Diagnosen, aber in der aktuellen Pandemie können bereits allgemeine Hinweise auf eine Infektion helfen, wie Michael Snyders jüngste retrospektive Studie zeigt. Der Mediziner erhob bei 3325 Fitbit-Smartwatches tragenden Probanden mit einer von seinem Team entwickelten App namens MyPHD drei Parameter: Herzfrequenz, körperliche Aktivität und Schlafdauer, berichtet Technology Review in seiner neuen Ausgabe (ab Donnerstag am gut sortierten Kiosk oder online bestellbar).

Bei 32 Fitbit-Trägern, die sich während des Beobachtungszeitraums mit COVID-19 infizierten, hatten die Computeruhren vor und nach Symptombeginn sowie dem Covid-Nachweis ausreichend umfangreiche Daten gesammelt. Nicht alle Probanden hatten ihre Smartwatch oft genug getragen oder aufgeladen. 26 dieser Testpersonen wiesen bereits vor oder beim Einsetzen von Symptomen eine deutlich erhöhte Ruheherzfrequenz (RHR, resting heart rate) auf.

„Im Schnitt stieg sie bei den Infizierten um etwa sieben Schläge pro Minute , sagt Snyder. Außerdem legten sie durchschnittlich auch 1440 Schritte weniger am Tag zurück und schliefen 30 Minuten länger. 22 Infizierte wurden einige Tage vor oder zum Symptombeginn auf diese Weise auffällig, vier von ihnen sogar mindestens neun Tage früher. Rein statistisch, schrieb Snyder im November in Nature Biomedical Engineering, ließen sich also – bei ausreichenden Messpunkten – zwei von drei mit COVID-19 Infizierte bereits in der asymptomatischen, aber bereits ansteckenden Phase per Smartwatch erkennen.

Neben Snyder forschen derzeit noch gut ein halbes Duzend Universitäten zu dem Thema. Auch Apple lässt für seine Smartwatch an der Washington University untersuchen, ob sie Grippe und COVID-19 erkennen könnte. Näheres dazu will der Konzern jedoch noch nicht verraten.

TR 3/2021

Das New Yorker Krankenhausnetzwerk Mount Sinai hat die Idee gleich in der Praxis getestet. Es überwachte in ihrer im April 2020 gestarteten Warrior Watch-Studie medizinisches Fachpersonal mit smarten Uhren, um sie bei auffälligen Parameteränderungen frühzeitig auf SARS-Cov-2 zu testen. „Der Sensor ist dabei wie ein Seismograf, der vor einem Erdbeben feinste Erschütterungen registriert, die der Mensch nicht wahrnimmt“, sagt Erwin Böttinger, Co-Direktor des Hasso-Plattner-Institute for Digital Health at Mount Sinai (HPI-MS). Robert Hirten, Forscher am Mount Sinai, nahm für das Screening vor allem die vom vegetativen Nervensystem gesteuerte Herzfrequenzvariabilität (HRV, heart rate variability) unter die Lupe. Gesunde haben eine große Variabilität, bei ihnen passt sich die Herzfrequenz ständig den momentanen Erfordernissen an.

„Die HRV reagiert sehr sensibel auf Stress“, erklärt Hirten. Wenn der Körper also durch eine Krankheit – die für den Körper Stress bedeutet – ständig angespannt ist, dann sinkt diese Variabilität. 300 Klinikangestellte erhielten sechs Wochen lang die zusammen mit dem HPI-MS entwickelte App für ihre Apple Watch und sollten täglich ihr Befinden in der App protokollieren. 13 Personen infizierten sich mit SARS-Cov-2 in dieser Zeit. Ihre HRV wich bis zu sieben Tage vor den ersten Symptomen deutlich von den Normalwerten ab, sodass die App bei diesen Mitarbeitern einen Covid-Test empfahl.

Noch erkennen Snyders und Hirtens Apps Covid-19 nicht selektiv, sondern schlagen auch bei anderen Infektionen wie der Grippe oder einer Erkältung an. Künftig könnte ein Gesamtprofil aus verschiedenen Parametern durchaus auch einzelne Infekttypen unterscheiden. Jennifer Radin, die am Scripps Research Translational Institute im kalifornischen La Jolla genau dazu forscht, sagt: „Wahrscheinlich ändert sich je nach Infektion auch die Stärke und die Dauer der Abweichung vom Normalwert.“ Um keinen falschen Alarm zu schlagen, müssen Apps allerdings wissen, ob die Parameteränderungen nicht auch durch andere Faktoren wie Stress, Alkoholkonsum oder Medikamente beeinflusst sein könnten.

Auch Snyder rechnet damit, dass sich verschiedene Krankheiten frühzeitiger per Smartwatch erkennen lassen: „Wahrscheinlich trifft das auf alle Atemwegserkrankungen und möglicherweise sogar alle Infekte zu.“ 2015 entdeckte er im Norwegen-Urlaub bei sich selbst Hinweise auf eine verdeckte Borreliose-Infektion. Als Proband seiner eigenen Studie trug er gerade mehrere Biosensoren und bemerkte, dass die während der Flugreise erhöhten Herzfrequenz- und erniedrigten Sauerstoffsättigungswerte nach der Landung nicht auf die Normalwerte zurückkehrten. Zwei Wochen zuvor hatte er seinem Bruder auf dem Land beim Zaunbau geholfen. Da es sich um ein Zeckengebiet handelte, vermutete Snyder, gebissen worden zu sein – zu Recht, wie ein Test beim Arzt zeigte. Er erhielt frühzeitig Antibiotika.

Für eine verlässliche Selektiverkennung braucht es allerdings weitaus mehr Daten. Deshalb hat Snyder seine Studie im vergangenen Dezember für alle Fitbit-Smartwatch-Träger in den USA geöffnet. Die Daten von potenziell zehn Millionen zusätzlichen Nutzern sollen die App trainieren, Unterschiede in den Parameterprofilen auszumachen.

(bsc)