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Systemic Inflammatory Response Indication Observer

Kamerabasiertes Monitoring von Vitalparametern zur Erkennung von Sepsis

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Projektbeschreibung

Die Blutvergiftung (Sepsis) gehört bei Früh- und Neugeborenen auf der Intensivstation mit zu den häufigsten Komplikationen überhaupt und bedeutet durch die oft unspezifische Symptomatik bei gleichzeitiger schneller Progredienz eine große Bedrohung im Hinblick auf Mortalität und Langzeitmorbidität. Zur Überwachung der Patientinnen und Patienten werden verschiedene Vitalparameter mithilfe kontaktbasierter Messverfahren wie bspw. EKG und einem PPG (Photoplethysmogramm) aufgezeichnet. Hierbei stellen vor allem die unreife Haut mit der fehlenden Subkutis und die damit verbundene ineffiziente Barriere zur Umwelt des Neonaten Risiken dar, da die Haut beim Wechsel der Klebesensoren zusätzlich verletzt werden kann. Dies kann zu infektionsanfälligen Wunden führen, die in einer lebendsbedrohlichen Sepsis resultieren können.
Für die Prognose und den Erfolg einer Therapie ist gerade die frühzeitige Erkennung einer Infektion entscheidend. Die Diagnose wird dabei nicht anhand eines einzelnen Parameters gemacht, sondern muss durch zeit- und personalaufwendige Untersuchungen ermittelt werden. Durch den Einsatz von kontaktloser Messtechnik zum kontinuierlichen Monitoring der Neonaten soll das Personal entlastet und eine möglichst (patientenfreundliche) frühzeitige Erkennung infektiöser Zustände ermöglicht werden.

Das Forschungsprojekt SIRIO beschäftigt sich mit der Implementierung eines Systems zum kamerabasierten Monitoring von Vitalparametern, das erste Anzeichen eines septischen Schocks automatisiert erkennen kann. Dafür ist die Überwachung mehrerer Vitalsignale wichtig, darunter die Herz- und Atemrate und deren Variabilität, die ortsaufgelöste Perfusion, die Körpertemperatur in unterschiedlichen Körperregionen und die körperliche Aktivität.
Diese Parameter könnten durch die intelligente Fusion mehrerer kamerabasierter Messverfahren erfasst werden, die zur Bestimmung eines Frühwarnparameters genutzt werden können. Hierbei handelt es sich um das kabellose PPG (Photoplethysmography Imaging, kurz PPGI) mittels RGB-Kamera und die Infrarot-Thermographie. Die beiden Kamerasysteme decken dabei unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitsbereiche ab und nehmen unterschiedliche Funktionen zur Vitalparametermessung wahr. Während das PPGI die Erfassung von Herzrate und Perfusion im Gewebe und zusätzlich eine Quantifizierung der Mikrozirkulation ermöglicht, gibt die Infrarot-Thermographie die Abstrahlung der körpereigenen Wärme des Patienten an. Dadurch können auch lokale Temperaturverteilungen und zentral-periphere Gradienten erfasst und analysiert werden. Die Atmung kann über die respirations-synchronen Bewegungen des Thorax aus beiden Kameramodalitäten erfasst werden. Neben einer RGB-Kamera können auch monochrome Kameras verwendet werden.

Die mithilfe der Datenfusion beider Kamerasysteme ermöglichte Herleitung eines Frühwarnparameters direkt am Inkubator auf der Intensivstation könnte zukünftig dafür sorgen, dass ein früherer Therapiebeginn erreicht und damit die Heilungs- und Überlebenschancen der Neonaten deutlich verbessert werden könnten.

Projektziele

  • Implementierung eines low-cost multimodalen Kamerasystems
  • Entwurf von echtzeitfähigen Algorithmen zur Bild- und Vitalparameteranalyse auf GPUs
  • Herleitung eines kamerabasierten Warn-Scores zur Einordung des Sepsisrisikos

Projektpartner

Klinik für Kinder- und Jugendmedizin, Klinikum der RWTH Aachen