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Intensivpatienten sprechen mit den Augen

Bochum (18. Januar 2022) — Intubiert, beatmet, nicht sprechfähig: Viele Patientinnen und Patienten auf der Intensivstation sind wegen ihrer Erkrankung nicht in der Lage sich zu äußern. Sie können ihre Wünsche und Bedürfnisse, Symptombeschreibungen oder Schmerzempfindungen nur nonverbal mitteilen. Neben Augenblinzeln, Lippenlesen und anderen Methoden können Eye-Tracking-Systeme die Kommunikation unterstützen. Das hat eine Arbeitsgruppe unter Federführung der Chirurgischen Klinik des BG Universitätsklinikums Bergmannsheil in Kooperation mit der Psychologischen Fakultät der Fern-Universität Hagen gezeigt. Die Arbeit vermittelt auch Einblicke in das Innenleben schwerkranker Menschen.

Die Studie, prämiert mit dem International Paper Award 2021 der „American Association for the Surgery of Trauma“, wurde am 14. Dezember 2021 im Journal of Trauma and Acute Care Surgery online publiziert.

Kommunizieren ohne Stimme

Sprachlos zu sein ist für Patientinnen und Patienten auf der Intensivstation eine sehr frustrierende Erfahrung – vor allem dann, wenn sie sich selbst als ausreichend orientiert wahrnehmen, um mit ihrem Umfeld zu kommunizieren. Intensivmedizinisch Beschäftigte müssen deswegen im Stationsalltag häufig alternative Formen zur nonverbalen Kommunikation nutzen, um den Bedürfnissen dieser Patienten gerecht werden zu können. Doch nicht immer gelingt dies durch Methoden wie Augenblinzeln, Lippenlesen, Kopfnicken oder durch den Einsatz von Stift und Papier oder Buchstabentafeln. In solchen Fällen könnten Eye-Tracking-Systeme genutzt werden, um Kommunikationsbarrieren zu überwinden.

„Moderne Kommunikationssysteme, die über eine Augensteuerung funktionieren, sind im medizinisch-therapeutischen Bereich seit langem etabliert, beispielsweise bei Menschen mit fortgeschrittenen neuromuskulären Erkrankungen“, erklärt Dr. Christopher Ull von der Chirurgischen Klinik des Bergmannsheils (Direktor: Prof. Dr. Thomas Schildhauer). „Ihr Nutzen als geeignetes Kommunikationsmittel für schwer kranke und nicht sprachfähige Intensivpatientinnen und -patienten ist dagegen bisher kaum erforscht worden. Gerade bei beatmeten Menschen, die beispielsweise wegen einer Querschnittlähmung nicht Arme und Hände für die Kommunikation einsetzen können, erschien uns eine solche Technologie als sehr vielversprechend.“

Die Arbeitsgruppe der chirurgischen Intensivstation unter der Leitung von Prof. Dr. Christian Waydhas, Dr. Uwe Hamsen und Oliver Jansen hat in ihre Studie insgesamt 75 Patientinnen und Patienten einbezogen. „Entscheidend für die hohe Aussagekraft und Fundierung der Studie war vor allem das interdisziplinäre Zusammenspiel mit den verschiedenen Professionen im Bergmannsheil und unseren Projektpartnerinnen und -partnern Christina Weckwerth und Prof. Dr. Robert Gaschler von der Psychologischen Fakultät in Hagen“, erklärt Schildhauer.

Wie ein Computer lernt, die Blickrichtung zu erkennen

Für die Studie nutzte die Arbeitsgruppe ein kommerziell erhältliches Eye-Tracking-System, das auf ein mobiles Haltersystem montiert und in Blickrichtung der betrachtenden Person positioniert wurde. Das System besteht aus Kameras, Lichtquellen, verschiedenen Bildverarbeitungsalgorithmen und speziellen Softwareprogrammen, die auf einem handelsüblichen PC installiert sind. Das Prinzip: Lichtquellen senden infrarotnahes Licht aus, welches von den Augen der betrachtenden Person reflektiert wird. Die Kameras erfassen das Auge der Person und das Reflexionsmuster darin. Die Bildverarbeitungsalgorithmen finden spezifische Details des Auges und des Reflexionsmusters. Aus den gewonnenen Daten errechnet das System mit mathematischen Algorithmen die Blickrichtung der betrachtenden Person auf dem Computermonitor: Das System weiß also, wohin sie schaut.

Vor der eigentlichen Anwendung wurde das System individuell für jede teilnehmende Person kalibriert. Nach einer kurzen Trainingsphase waren die Patientinnen und Patienten anschließend in der Lage, das System mittels Blickfixierung zu steuern. Auf dem Monitor wurden im standardisierten Studienprotokoll etablierte Skalen und Scores präsentiert, mit denen die Person ihr Schmerzempfinden, ihre Stimmung, ihre Einschätzung ihrer Lebensqualität und ihres Selbstwertgefühls bewerten sollte.

Einblicke in das Innenleben von Schwerstkranken

In den Ergebnissen zeigte sich, dass die teilnehmenden Personen trotz vermeintlich adäquater schmerzlindernder Therapie und regelmäßiger psychologischer Interventionen Schmerzen hatten und eine traurige Grundstimmung vorwiesen. Der Gesundheitszustand wurde im Allgemeinen als schlecht bewertet. Bezogen auf das Selbstwertgefühl gaben die meisten Patientinnen und Patienten an, sich gefangen oder unsicher zu fühlen, frustriert zu sein und missverstanden zu werden. Trotz ihrer schweren Erkrankung befanden sich viele Patientinnen und Patienten dennoch als intelligent, klardenkend, kontaktfreudig und optimistisch.

Neue Wege der Kommunikation eröffnen

„Die Ergebnisse unserer Arbeitsgruppe zeigen zweierlei: Erstens, dass Eye-Tracking-Systeme schwer kranken, nicht sprachfähigen und bewegungseingeschränkten Menschen die Möglichkeit geben können, ihrem Umfeld ihre Selbsteinschätzung und Empfindungen anhand von standardisierten Skalen und Scores differenziert zu vermitteln“, so Christopher Ull. „Zweitens konnten wir durch den Einsatz von Eye-Tracking-Verfahren Hinweise für Verbesserungsmaßnahmen in der intensivmedizinischen Versorgung von verbal eingeschränkten Patientinnen und Patienten finden. Wir sind überzeugt davon, dass mit dieser Technologie die Interaktion zwischen betroffenen Menschen und behandelndem intensivmedizinischem Team verbessert werden kann, bis diese wieder in der Lage sind, adäquat nonverbal zu kommunizieren oder sprachfähig sind. Dafür sind allerdings weitere Untersuchungen zwingend erforderlich.“

Förderung

Die Arbeiten wurden unterstützt durch eine FoRUM-Forschungsförderung (K129-19) der Ruhr-Universität Bochum (RUB).

Über das Bergmannsheil

Das BG Universitätsklinikum Bergmannsheil zählt zu den größten Akutkliniken der Maximalversorgung im Ruhrgebiet. 1890 als erste Unfallklinik der Welt zur Versorgung verunglückter Bergleute begründet, vereint das Bergmannsheil heute 23 hochspezialisierte Kliniken und Fachabteilungen unter einem Dach. Rund 2.200 Mitarbeiter stellen die qualifizierte Versorgung von rund 84.000 Patienten pro Jahr sicher.

Das BG Universitätsklinikum Bergmannsheil gehört zur Unternehmensgruppe der BG Kliniken. Die BG Kliniken sind spezialisiert auf die Akutversorgung und Rehabilitation schwerverletzter und berufserkrankter Menschen. An 13 Standorten versorgen über 14.000 Beschäftigte mehr als 560.000 Fälle pro Jahr. Träger der BG Kliniken sind die gewerblichen Berufsgenossenschaften und Unfallkassen.

Originalpublikation

• Christopher Ull, Uwe Hamsen, Christina Weckwerth, Thomas Armin Schildhauer, Robert Gaschler, Oliver Jansen, Christian Waydhas: The use of predefined scales and scores with eye-tracking devices for symptom identification in critically ill non-verbal patients, in: Journal of Trauma and Acute Care Surgery, 2021 DOI: 10.1097/TA.0000000000003494, https://journals.lww.com/jtrauma/Abstract/9000/The_use_of_predefined_scales_and_scores_with.97212.aspx

Abb. oben: Kommunikation mittels Eye-Tracking-System: Der Patient gibt über sein Befinden Auskunft, indem er auf dem Monitor zu der jeweiligen Fragestellung einen Skalenwert mit den Augen fixiert. © BG Universitätsklinikum Bergmannsheil

Abb.: Christopher Ull demonstriert das Eye-Tracking-System, das die Forschungsgruppe für das Projekt bei Intensiv-Patientinnen und -Patienten eingesetzt hat. © BG Universitätsklinikum Bergmannsheil

Quelle: Ruhr-Universität Bochum, 18.01.2022 (tB).