Eine App, die Kinderleben rettet
In abgelegenen D?rfern in Peru ist Lungenentz¨¹ndung eine der h?ufigsten Todesursachen bei Kindern. Forschende der ETH Z¨¹rich entwickeln derzeit eine App, die k¨¹nftig helfen soll, die Krankheit rechtzeitig zu erkennen.
In dem kleinen St?dtchen San Marcos im Norden Perus spielt sich jeden Morgen um 6 Uhr die gleiche Szene ab: Sieben Forschungsassistenten steigen auf ihre Motorr?der und machen sich ¨¹ber steile, unbefestigte Strassen auf den Weg. Tagt?glich klappern sie die kleinen D?rfer ab, die weit verstreut um San Marcos in H?hen zwischen 2300 und 3900 Metern liegen. Dort besuchen sie Familien mit Kindern, die derzeit an einer Studie teilnehmen.
Diese f¨¹hren Forschende der ETH zusammen mit dem Schweizerischen Tropen und Public Health Institut (Swiss TPH) und der peruanischen Universit?t Cayetano Heredia durch. ?Unser Ziel ist, die Lebensbedingungen und die Gesundheitsversorgung der Kinder zu verbessern?, sagt Walter Karlen, Assistenzprofessor und Leiter des Mobile Health Systems Lab der ETH. Dabei setzt Karlen auf mobile Gesundheitstechnologien: Er entwickelt eine App, die helfen soll, Lungenentz¨¹ndungen bei Kindern schneller und zuverl?ssiger zu diagnostizieren.
Fr¨¹herkennung fehlt
Lungenentz¨¹ndung ist in der Region Cajamarca neben Durchfall die h?ufigste Erkrankung bei kleinen Kindern. Viele Menschen leben hier in grosser Armut. Die B?den der H?user bestehen aus gestampftem Lehm, in der K¨¹che gibt es kein fliessendes Wasser, und gekocht wird meist noch am offenen Feuer.
?Der Rauch und die schlechte Hygiene beg¨¹nstigen Atemwegserkrankungen bei Kindern?, sagt Daniel M?usezahl, Epidemiologe am Swiss TPH. Er leitet seit vielen Jahren Studien im Bereich Umweltgesundheit in der Region. Diese zielen darauf ab, durch den Einbau geschlossener ?fen und Schulungen zu H?ndewaschen und K¨¹chenhygiene die Gesundheit der Kinder zu verbessern ¨C und so insbesondere Lungenentz¨¹ndungen zu vermeiden.
Laut der Weltgesundheitsorganisation WHO sterben weltweit jedes Jahr fast zwei Millionen Kinder daran ¨C mehr als an Malaria, Aids und Masern zusammen. ?Die Krankheit wird oft nicht rechtzeitig erkannt?, sagt Walter Karlen, der die Studie zusammen mit Daniel M?usezahl leitet. Grund daf¨¹r sind die fehlende Fr¨¹herkennung und eine mangelhafte medizinische Versorgung. Das einzige Spital der Region befindet sich in San Marcos ¨C von einigen D?rfern mehr als 50 Kilometer entfernt. Und in den kleinen Gesundheitsstationen, von denen es im Einzugsgebiet etwa 25 gibt, arbeiten keine ?rzte, sondern Krankenschwestern oder Pfleger. F¨¹r sie ist es schwierig, eine Lungenentz¨¹ndung von einer gew?hnlichen Bronchitis zu unterscheiden. Deshalb wird ein Kind oft erst ins Spital gebracht, wenn sein Zustand kritisch ist. ?Dann ist es manchmal schon zu sp?t?, sagt Karlen.
Solche F?lle soll k¨¹nftig eine App verhindern, die medizinisches Personal bei der Diagnose einer Lungenentz¨¹ndung unterst¨¹tzt. Eine erste Version ist bereits einsatzbereit. Sie wird im Rahmen der Studie von den eigens geschulten Forschungsassistenten, die selbst aus der Region stammen, verwendet. Sie besuchen jede der knapp 300 Familien einmal pro Woche. Dabei befragen sie die Eltern zum Gesundheitszustand ihrer Kinder, die zwischen null und zwei Jahre alt sind. Zudem messen sie mit Hilfe der App die Atemfrequenz der Kinder. ?Diese ist ein wichtiges diagnostisches Kriterium, um eine Lungenentz¨¹ndung festzustellen?, sagt Karlen.
Die normale Frequenz liegt bei Kleinkindern zwischen 20 und 40 Atemz¨¹gen pro Minute. Um sie zu z?hlen, wird normalerweise beobachtet, wie oft sich der Brustkorb des Kindes pro Minute hebt und senkt. ?Es kommt aber oft vor, dass man sich dabei verz?hlt?, sagt Karlen. So k?nnen ungenaue Werte zustande kommen.
Mehr Sicherheit bei der Diagnose
Anders bei der App: Sie ¨¹bernimmt das Z?hlen. Der Anwender tippt lediglich bei jedem Atemzug des Kindes auf einen Button. Geschieht dies l¨¹ckenhaft, interpretiert die App das als versehentlich ausgelassenen Messpunkt und l?sst den Anwender so lange weitertippen, bis ein verl?sslicher Durchschnittswert ermittelt werden kann. Zudem k?nnen die Ergebnisse verschiedener Tage gespeichert und sp?ter miteinander verglichen werden. ?Dies gibt der Person, die misst, Sicherheit und unterst¨¹tzt sie beim Stellen der Diagnose?, sagt Karlen. Dass die App genauso zuverl?ssig und dabei schneller ist als die herk?mmliche Z?hlmethode, konnten die Forscher bereits in fr¨¹heren Studien belegen.
Die Anwendung als diagnostisches Tool ist jedoch nur ein Aspekt der Studie. In erster Linie soll die App weiterentwickelt werden. Denn: ?Je mehr Parameter wir zus?tzlich zur Atemfrequenz erfassen, desto zuverl?ssiger ist die Diagnose?, sagt Karlen. Einer davon ist die Sauerstoffs?ttigung im Blut. Ist sie sehr niedrig, ist dies ein Anzeichen f¨¹r eine schwere Lungenentz¨¹ndung. Darum f¨¹hren die Forschungsassistenten jeweils auch eine Messung mit einem so genannten Pulsoximeter durch, das hierzulande in der Medizin Standard ist. Ein Sensor am Finger misst mittels Infrarotlicht, wie viel Sauerstoff das Blut enth?lt.
Die Studie soll zeigen, ob sich die Sauerstoffs?ttigung als weiteres Diagnosekriterium f¨¹r die App eignet. Dazu haben die Forscher bereits ein mathematisches Modell entwickelt. Es ber¨¹cksichtigt, welchen Sauerstoffgehalt die Atemluft in einer bestimmten H?he hat. Diesen korreliert es mit dem Sauerstoffgehalt des Bluts. Anschliessend berechnet das Modell die Wahrscheinlichkeit, dass der Patient eine beeintr?chtigte Lungenfunktion hat. Bis es so weit ist, sind jedoch noch H¨¹rden zu ¨¹berwinden. Denn die Sauerstoffs?ttigung variiert stark von Mensch zu Mensch, auch bei Gesunden. Zudem h?ngt sie von der H?he ab: Wird die Luft d¨¹nner, sinkt auch der Sauerstoffgehalt des Blutes. Daher ist unklar, wo eigentlich die Normalwerte liegen ¨C insbesondere bei Kindern, die in hochgelegenen Andenregionen leben.
Nun wollen die Forscher m?glichst viele Messdaten in unterschiedlichen H?hen sammeln, mit denen sie ihr Modell validieren k?nnen. Da die Forschungsassistenten jedes Mal auch den Gesundheitszustand eines Kindes protokollieren, lassen sich zudem Werte von gesunden und kranken Kindern vergleichen.
Sind die Ergebnisse vielversprechend, wollen die Forscher eine erweiterte App-Version erstellen. Diese k?nnte dann in Zusammenarbeit mit den lokalen Gesundheitsverantwortlichen in den ?Postas de Salud? eingef¨¹hrt und auf ihre Alltagstauglichkeit getestet werden. ?Apps haben grosses Potenzial, die Gesundheitsversorgung dort zu verbessern, wo teure Ger?te und Know-how fehlen?, glaubt Karlen. Denn Smartphones und Tablets sind mittlerweile g¨¹nstig und auch in Entwicklungsl?ndern weit verbreitet. Karlen hofft, dass auch seine App k¨¹nftig dazu beitragen wird, das Leben von Kindern zu retten.
Dieser Artikel ist in der aktuellen Ausgabe von ?Globe? erschienen.