Diagnose-Gurt: Die ETH Zürich/Empa-Masterstudierenden Kerstin Kündig und Michael Bürgisser evaluieren die Datenmessung des Sensor-Gurts. Bild: Empa

Frühwarnsystem für Demenz

Publiziert

Alzheimer und andere Demenzerkrankungen gehören heute zu den grossen Volksleiden. Die Diagnose ist aufwändig und wird oft erst spät im Krankheitsverlauf zweifelsfrei gestellt. Ein Forscherteam der Empa entwickelt nun gemeinsam mit klinischen Partnern eine neue Diagnose-Methode zur Früherkennung von neurodegenerativen Veränderungen über einen Sensor-Gurt.

Vergesslichkeit und Verwirrtheit können Anzeichen für ein bisher unheilbares Leiden sein: die Alzheimer Krankheit. Sie ist die häufigste Demenzerkrankung, die derzeit insgesamt rund 50 Millionen Menschen weltweit betreffen. Es erkranken vor allem ältere Menschen. Dass diese Zahl künftig stark zunehmen wird, hängt daher auch mit der allgemein steigenden Lebenserwartung zusammen.

Soll ein Verdacht auf Demenz abgeklärt werden, stehen für die Betroffenen neuropsychologische Untersuchungen, Labortests und aufwändige Prozeduren im Spital an. Doch bereits Jahrzehnte bevor eine verminderte Denkleistung auffällt, sind erste neurodegenerative Veränderungen im Gehirn nachweisbar. Derzeit lassen sich diese lediglich durch teure oder invasive Verfahren feststellen. Für ein ausgedehntes frühzeitiges Screening im grösseren Massstab eignen sich diese Methoden daher nicht. Empa-Forschende arbeiten gemeinsam mit Partnern des Kantonsspital und der Geriatrischen Klinik St. Gallen an einer nicht-invasiven Diagnose-Methode zur frühzeitigen Erkennung von Symptomen einer Demenzerkrankung.

Anzeichen im Unbewussten

Frühwarnsystem: Die Empa-Forscher Simon Annaheim (rechts) und Patrick Eggenberger statten den Textilgurt mit empfindlichen Bio-Sensoren aus. Bild: Empa

Für das neue Verfahren baute das Forscherteam um Patrick Eggenberger und Simon Annaheim vom «Biomimetic Membranes and Textiles» Labor der Empa in St. Gallen auf einen Sensor-Gurt, der bereits erfolgreich für EKG-Messungen eingesetzt und nun mit Sensoren für weitere relevante Parameter wie Körpertemperatur und Gangmuster ausgerüstet wurde. Denn bevor bei einer Demenz das Erinnerungsvermögen nachlässt, tauchen feinste Veränderungen im Gehirn auf, die sich über das autonome Nervensystem, das unbewusste Körpervorgänge steuert, äussern.

Für die präzise Erfassung von Veränderungen dieser Parameter werden Messungen über einen längeren Zeitraum benötigt. «Die Langzeitmessungen sollten in den Alltag integrierbar sein», betont Simon Annaheim. Für alltagstaugliche Messungen sind hautverträgliche und komfortable Messsysteme unabdingbar. Der Diagnostik-Gurt basiert daher auf flexiblen Sensoren mit elektrisch leitfähigen bzw. lichtleitenden Fasern sowie Sensoren für Bewegungs- und Temperaturmessung.

Damit derartigen Langzeitmessungen für die Kontrolle der kognitiven Gesundheit genutzt werden können, werden die erfassten Daten von den Forschenden in eigens entwickelte mathematische Modelle integriert. Das Ziel: ein Frühwarnsystem, das den Verlauf von kognitiven Einschränkungen abschätzen kann. Ein weiterer Vorteil: Die Datenmessungen lassen sich in Telemonitoringlösungen einbinden und können so die Patientenbetreuung in einer gewohnten Umgebung verbessern.

Verdächtige Monotonie

Grundsätzlich ist der menschliche Körper in der Lage, seine Temperatur im Bereich von 1 Grad Celsius konstant zu halten. Im Tagesverlauf treten chrakteristische Schwankungen dieser Werte auf. Dieser tägliche Rhythmus ändert sich im Alter und ist bei neurodegenerativen Krankheiten wie Demenz oder Parkinson auffällig. Bei Alzheimer-Patienten ist beispielsweise die Körperkerntemperatur um bis zu 0.2 Grad Celsius erhöht. Gleichzeitig sind die Ausschläge der täglichen Temperaturschwankungen gedämpft.

In einer aktuellen Studie konnten die Forschenden nun zeigen, dass mit dem Sensor-Gurt gemessene veränderte Hauttemperaturwerte tatsächlich einen Hinweis auf die kognitive Leistungsfähigkeit von Testpersonen geben – und zwar bevor eine Demenzerkrankung auftritt. Unter den Testpersonen der Studien waren gesunde Menschen mit oder ohne leichte Hirnleistungsstörung. Diese milde kognitive Beeinträchtigung (engl. mild cognitive impairment, MCI) stellt keine Behinderung im Alltag dar, sie gilt aber als eine mögliche Vorstufe von Alzheimer. Die Versuchspersonen nahmen an Langzeitmessungen und an neuropsychologischen Tests teil. Es stellte sich heraus, dass eine niedrigere Körpertemperatur, die über den Tag stärker schwankt, mit einer besseren Hirnleistung verknüpft war. Bei Personen mit MCI variierte die Körpertemperatur weniger und war insgesamt leicht erhöht.

Die geistige Fitness trainieren

Auch der Herzschlag ist natürlichen Schwankungen unterworfen, die zeigen, wie sich unser Nervensystem an momentane Herausforderungen anpasst. Die kleine Stille zwischen zwei Herzschlägen, rund eine Sekunde kurz, hat grosse Aussagekraft für unsere Gesundheit: Bleibt die Pause stets gleich, ist das Nervensystem nicht in Höchstform.

In einer Studie von Forschenden der ETH Zürich wurde ermittelt, dass sich schlechtere Messwerte bei älteren, gesunden Menschen durch ein kognitiv-motorisches Tanztraining innerhalb von sechs Monaten verbessern liessen. Die Versuchspersonen tanzten bei diesen «Exergames» Schrittfolgen eines Videos nach. Teilnehmende, die stattdessen lediglich geradeaus auf einem Laufband trainierten, zudem aber ihr Gedächtnis schulten, profitierten dagegen weniger.

«Es geht darum, mit einem geeigneten Training frühzeitig einzugreifen, sobald sich erste negative Anzeichen messen lassen», sagt Patrick Eggenberger. «Mit unserem Sensor-System lassen sich allfällige Verbesserungen der kognitiven Leistung durch bewegungsbasierte Therapieformen verfolgen.» Über Studien mit Langzeitmessungen soll nun geklärt werden, wie sich anhand der Sensor-Messungen der Verlauf von milden Hirnleistungsstörungen vorhersagen lässt.

EVENTS

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Fachmesse 2. Säule sowie ein Vorsorge-Symposium

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Blezinger Healthcare

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«Dementia Care im Wandel der Zeit – Weiterdenken erwünscht?»

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Pharmaceutical Automation and Digitalisation Congress 2024

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The Future of Packaging Technology

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Schweizer Fachmesse für Logistik und Transport

Datum: 22.-23. Januar 2025

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Internationale Zulieferer der Snack- und Süsswarenbranche

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Weltleitmesse für Bio-Lebensmittel

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International führende Fachmesse mit Kongress für Gedruckte Elektronik

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Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

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Die Fach- und Erlebnismesse für Gastfreundschaft

Datum: 23.-25. März 2025

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HR Festival Europe

Fachmesse für HRM, trainings to business und Corporate Health

Datum: 25.-26. März 2025

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Transfoming Industry Togheter

Datum: 31.März.-04. April 2025

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FutureHealth Basel

Accelerating the healthcare system

Datum: 7. April 2025

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Altenpflegemesse

Leitmesse für die Pflegewirtschaft

Datum: 08.-10. April 2025

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DMEA

Connecting Digital Health

Datum: 08.-10. April 2025

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Lebensmitteltag

Die führende schweizerische Lebensmittelfachtagung von bio.inspecta und SQS

Datum: 10. April 2025

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Schoggifestival

Das Schoggifestival geht in die dritte Runde!

Datum: 12.-13. April 2025

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TUTTOFOOD

Internationale B2B-Messe für Food & Beverage

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Control

Internationale Fachmesse für Qualitätssicherung

Datum: 06.-09. Mai 2025

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SBK Kongress

Kongress vom Berufsverband der diplomierten Pflegefachpersonen der Schweiz

Datum: 07.-08. Mai 2025

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ICV Gesundheitstagung Schweiz

Controlling im Spannungsfeld von Innovation, Kostenmanagement und digitaler Transformation.

Datum: 13. Mai 2025

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LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 20.-22. Mai 2025

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Automatica

Die Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 24.-27. Juni 2025

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AM Expo

Fachmesse und Symposium: Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 09.-10. September 2025

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Oils + fats

Leitmesse der Öl- und Fettindustrie in Europa.

Datum: 15.-19. September 2025

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Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 16.-18. September 2025

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Swiss Medtech Expo

Fachmesse und Symposium: Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 16. - 17. September 2025

Ort: Luzern (CH)

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 23.-26. September 2025

Ort: Berlin (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

Anuga

Weltweite Ernährungsmesse für Handel und Gastronomie/Ausser-Haus-Markt

Datum: 04.-08. Oktober 2025

Ort: Köln (D)

A + A

Messe und Kongress für Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit

Datum: 04.-07. November 2025

Ort: Düsseldorf (D)

igeho

Internationale Branchenplattform für Hotellerie, Gastronomie, Take-away und Care

Datum: 15.-19. November 2025

Ort: Basel (CH)

Pumps & Valves

Die Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des globalen Wasserkreislaufs

Datum: 04.-06. Februar 2026

Ort: Bulle (CH)

analytica

Weltleitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 24.-27. März 2026

Ort: München (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 07.-13. Mai 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Anuga FoodTec

Internationale Zuliefermesse für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Datum: 23.-26. März 2027

Ort: Köln (D)

Bezugsquellenverzeichnis