Kopfbedeckungen, Hardware, Gesundheitsversorgung: die Technologie zur Erkennung von Gehirnerschütterungen

23. Mai 2023

Matthew Agius ist Wissenschaftsjournalist für das Cosmos Magazine.

Technologie allein wird den Sport nicht vor dem Risiko einer Hirnverletzung bewahren, aber es gibt einen Wettlauf um die Entwicklung von Produkten, die dabei helfen, eine Gehirnerschütterung zu erkennen, wenn sie auf dem Spielfeld auftritt.

Innovatoren versuchen zunehmend, klinische Tests in mobile Geräte zu integrieren, um Gehirnerschütterungen zu erkennen und bessere Gesundheitsergebnisse zu erzielen.

Einige davon sind bereits verfügbar, andere bereiten den Start vor. Noch mehr werden derzeit in klinischen Studien getestet, um ihre Wirksamkeit zu beweisen.

Ob es sich nun um ein Gerät handelt, das Kräfte auf den Kopf oder die Gehirnaktivität, Blutmuster und kognitive Reaktionen misst, oder sogar um einen einfachen Symptomprüfer – bald könnte jeder Sportverein im ganzen Land irgendeine Form von Verifizierungshilfe in seinem Erste-Hilfe-Kasten haben.

„Wir stehen erst an der Spitze des Eisbergs dieser Verletzung“, sagt Keith Thomas.

Thomas ist kein Unbekannter im Kontaktsport. Er bestritt mehr als 250 erstklassige Spiele des australischen Fußballs – hauptsächlich beim Norwood Football Club in Südaustralien, aber auch zwei Saisons lang bei Fitzroy in der VFL. Nach 10 Jahren als CEO eines AFL-Clubs konzentrierte er sich auf die Leitung eines Technologie-Startups für Gehirnerschütterungsmanagement namens Spark.

„Aus physiologischer Sicht wächst das Verständnis, das die Ärzteschaft jetzt darüber sammelt, wie schwerwiegend Gehirnerschütterungen sowohl kurzfristig als auch längerfristig sein können, und wird weiter zunehmen“, sagt Thomas.

„Das Wohlergehen der Spieler wird dabei zu einem wirklich wichtigen Teil, und ich denke, kulturell sehen wir bereits sehr deutliche Veränderungen in der Einstellung der Sportler und Verhaltensregeln gegenüber der Verletzung, bei der es zu meiner Zeit noch hieß: „Schau es ab,“ und mach weiter so‘.

„Aber die wirklich bedeutsame Veränderung, die eintreten wird, besteht zweifellos darin, dass das objektive Maß dieser Verletzung eintreten wird. Es passiert bereits.“

Das Unternehmen von Thomas hat eine Reihe klinischer Studien mit Amateurfußballern abgeschlossen und ist bereit, einen weiteren Versuch mit von der FDA zugelassener Diagnosetechnologie durchzuführen, die bereits im US-Militär und im Gesundheitssystem eingesetzt wird. Seine Hoffnung ist es, die Technologie für ein tragbares Diagnosesystem für Sportler zu adaptieren.

Ärzte, Forscher, Unternehmer, Teilnehmer und Umstehende wünschen sich nahezu einhellig, dass das Rätselraten bei der Diagnose und Behandlung von Gehirnerschütterungen entfällt, insbesondere im Gemeinschaftssport, wo professionelles Fachwissen oft durch das Bewusstsein von Freiwilligen ersetzt wird.

Als Reaktion auf die Nachfrage der Gemeinschaft gibt es eine schnell wachsende Branche, die Technologien bereitstellen möchte, die objektive Daten liefern, die bei der Beurteilung und Behandlung von Gehirnerschütterungen und leichten traumatischen Hirnverletzungen helfen können.

In Gesprächen mit auf diesem Gebiet tätigen Fachleuten wird deutlich, dass das Wissen über mTBI und Gehirnerschütterungen erst im Entstehen begriffen ist. Mit zunehmendem Wissen bleibt es jedoch weiterhin eine Herausforderung, medizinisches Erstkontaktpersonal wie Allgemeinmediziner sowie die Menschen und Betreuer, die mit der Verletzung konfrontiert werden, effektiv zu schulen.

Auf der Eliteebene, wo eher ausgebildete medizinische Fachkräfte auf der Bank zu finden sind, wird das Sport Concussion Assessment Tool (SCAT5) zur Beurteilung eingesetzt. Hier kann ein Arzt oder Physiotherapeut dieses detaillierte, standardisierte Tool nutzen, um zu beurteilen, ob ein Spieler, der die Arena verlässt, eine Gehirnerschütterung erlitten hat.

„Wir sehen bereits sehr deutliche Veränderungen in der Einstellung der Sportler und in den Verhaltensregeln gegenüber der Verletzung, bei der es zu meiner Zeit noch hieß: ‚Schlag es ab und mach weiter damit‘.“

Für Laien kann das Concussion Recognition Tool (CRT5) dabei helfen, mögliche Gehirnerschütterungen zu erkennen. Der Punkt hier ist jedoch, dass es sich nicht um ein technisches Diagnoseinstrument handelt: Es kann lediglich Anzeichen und Symptome eines Traumas anzeigen und Laien dabei helfen, eine klinische Nachsorge zu empfehlen.

Professor Vicki Anderson ist pädiatrische Neuropsychologin am Murdoch Children's Research Institute. Sie arbeitete an der Entwicklung der Headcheck-App: einem unkomplizierten Smartphone-Programm, das jetzt von der AFL als Teil ihres Spielerregistrierungsprozesses empfohlen wird. Elemente dieser Bewertungsinstrumente werden angepasst, um Einzelpersonen, insbesondere Eltern, dabei zu helfen, potenzielle Symptome einer Gehirnerschütterung zu erkennen.

Einer Person, die Symptome zeigt, wird dann empfohlen, die Genehmigung eines Hausarztes oder einer Notaufnahme einzuholen. Dies sei nützlich, sagt Anderson, weil es dabei helfe, Klarheit darüber zu schaffen, welche Maßnahmen für eine Person oder einen Betreuer zu ergreifen seien.

„Im Moment nehmen viele Familien sehr viel Gesundheitsversorgung in Anspruch“, sagt sie.

„Sie gehen zu mehreren, unterschiedlichen Menschen, die ihnen mehrere, unterschiedliche Dinge erzählen, und sie sind einfach nur noch verwirrter und verzweifelter.“

Die einfache Benutzeroberfläche ist benutzerfreundlich gestaltet – die Art von Anwendung, die jeder intuitiv erlernen und nutzen kann. Es ist auch im Gemeinschaftssport hilfreich, insbesondere dort, wo Freiwillige ohne Gesundheitstraining damit die Wahrscheinlichkeit einer Gehirnerschütterung eines Spielers ermitteln und sie bei Folgemaßnahmen unterstützen können.

„Unser Tech-Team sagt uns, und ich denke, das sind gute Informationen: Wenn man etwas auf Community-Ebene tun will, muss es einfach und ansprechend sein und darf nicht zu lange dauern“, sagt Anderson .

„Natürlich können wir viele Dinge tun, die sehr tiefgreifend sind, aber wir können diese nicht auf Community-Ebene umsetzen, weil die Community sich nicht darauf einlässt.“

Mit einer einfachen App können die Anzeichen und Symptome einer vermuteten Gehirnerschütterung verstanden und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden.

Für diejenigen, die mehr Details wünschen, gibt es eine aufstrebende Technologiebranche mit Zulieferern, die Sportprodukte anbieten möchten, die einen möglichst guten Indikator für eine Gehirnerschütterung liefern.

Eine dieser herausragenden Technologien, die aus Westaustralien hervorgegangen sind, ist HitIQ. Es ist ein einfacher Pitch: ein Mundschutz, der die Kraft misst.

Mithilfe eines winzigen Sensors, der in den Schutz integriert ist, lädt der HitIQ Aufpralldaten in eine App hoch, die der Träger nach der Aktivität überwachen kann.

Der Sensor ist äußerst empfindlich und kann sogar die Stimmgewalt des Trägers registrieren, der während eines Spiels schreit, obwohl diese geringe Kraft von der Software herausgefiltert wird.

Wie Firmengründer Mike Vegar gegenüber Cosmos erklärt, können die Messungen nach dem Spiel den Teilnehmern einen Überblick über die Kraft geben, die der Kopf erfährt, was hilfreich sein könnte, um sie mit Momenten mit hoher Belastung in einem Spiel zu vergleichen.

„Wenn Sie etwas auf Gemeinschaftsebene tun wollen, muss es einfach sein, es muss ansprechend sein und darf nicht zu lange dauern.“

Wenn ein Kraftmesswert einem potenziellen Gehirnerschütterungsereignis zugeordnet wird, „berät“ die App den Benutzer durch empfohlene Maßnahmen.

„Wenn es also zu schwerwiegenden Auswirkungen kommt, bitten wir die Betreuungsperson lediglich, eine Symptom-Checkliste für das Kind oder den Benutzer durchzuführen“, sagt Vegar.

Diese Checkliste ist eine Adaption des SCAT-5 – dem standardisierten Tool zur klinischen Beurteilung von Gehirnerschütterungen bei Sportlern über 13 Jahren. Wenn durch die Durchführung der Checkliste genügend Warnsignale ausgelöst werden, empfiehlt die App eine klinische Untersuchung des Sportlers.

Vegar sucht auch nach Möglichkeiten, diesen Prozess voranzutreiben und das Rätselraten bei der Beurteilung einer Gehirnerschütterung mit einem Erweiterungsprodukt zu beseitigen – das derzeit von der australischen Therapeutic Goods Administration in Betracht gezogen wird –, das eine standardisierte, landesweite Beurteilung von Gehirnerschütterungen durch telemedizinische Überweisungen unterstützt.

„Egal, ob jemand in der Kimberley-Region oder in Tasmanien lebt, jeder wird genau den gleichen Pflegestandard erhalten“, sagt Vegar.

„Wir bieten also ein optimiertes, standardisiertes Pflegemodell an … und ich denke, das ist wirklich wichtig, weil es in der Gemeinschaft aufgrund der Variabilität in der Pflege so viel Angst, Unsicherheit und Zweifel gibt.“

Ein Großteil der Technologie, die auf dem Markt für Gehirnerschütterungsmanagement Einzug hält, basiert auf Wearables.

„In der Gemeinschaft herrscht aufgrund der Variabilität in der Pflege so viel Angst, Unsicherheit und Zweifel.“

Zwei dieser Produkte verwenden Over-Eye-Headsets zur Durchführung von Tests.

Neuroflex bietet eine seit langem etablierte Form des Gehirnerschütterungstests, das sogenannte Vestibular-Augenmotorik-Screening (das leider mit „VOMS“ abgekürzt wird), auf modernste Weise an.

Typischerweise wird VOMS in spezialisierten Krankenhäusern durchgeführt, wo dem Teilnehmer eine Reihe visueller Reize verabreicht werden. Aber Dr. David Stevens, Schlafgesundheitsforscher am Adelaide Institute for Sleep Health der Flinders University und Leiter der Medizin- und Forschungsabteilung von Neuroflex, sagt, sein Headset entferne die Zugangshürde für Ärzte, um eine Gehirnerschütterung leichter beurteilen zu können.

Die Virtual-Reality-Brille misst die Augenvergenz – also die Parallelität Ihrer Augen – nach einer möglichen Gehirnerschütterung, indem sie misst, wie schnell Kopf und Augen auf visuelle Reize reagieren.

Die Analyse dieser Daten würde es spezialisierten neurologischen Physiotherapeuten oder Augenärzten ermöglichen, einzugreifen und Patienten mit Daten zu unterstützen, die darauf hinweisen, dass eine Gehirnerschütterung stattgefunden hat.

Dabei handelt es sich laut Stevens um Turboladertests, die am Rande stattfinden könnten, und verweist erneut auf die Objektivität technologiebasierter Tests.

„Wir können Ihnen genau sagen, wo der Schaden aufgetreten ist, wie schwer der Schaden ist und welche Symptome auftreten“, sagt Stevens.

Die Zusammenfassung von Beurteilungen nach Krankenhausstandard in einem tragbaren Tool für Ärzte und andere Spezialisten ist praktisch, und das ist hauptsächlich die Zielgruppe, an die sich Neuroflex richtet. Während Stevens sagt, dass es sich am Rande von Sportveranstaltungen um ein praktikables Produkt handelt, sollten die Ergebnisse in einer klinischen Umgebung überprüft werden.

„Wir legen fest, dass es zur Sicherheit aller, und ich spreche sowohl zur physischen als auch zur rechtlichen Sicherheit, wirklich eine vom Arzt geleitete Interpretation des Ergebnisses sein sollte, damit die richtige Entscheidung von der Person getroffen wird, die über die entsprechende Ausbildung verfügt.“ Entscheidung."

„Es sollte wirklich eine vom Arzt geleitete Interpretation des Ergebnisses sein, damit die richtige Entscheidung von der Person getroffen wird, die über die entsprechende Ausbildung verfügt.“

Die klinische Überprüfung objektiver Daten ist ein Thema der meisten Produkte, die auf den Markt kommen oder auf den Markt kommen.

In New South Wales testet Dr. Adrian Cohen sein Nurochek-Headset mit Teams in Australien, Neuseeland und den USA.

Als er im Rahmen seines Vorstoßes in dieses Feld mit der Erprobung von Technologie begann, war er mit der Qualität der angebotenen Tests in allen Sportdisziplinen unzufrieden.

„Die Branche sucht nach einer Lösung, die zuverlässig und verständlich ist. Und das ist objektiv“, sagt Cohen.

Auf der Suche nach objektiven Messgrößen wandte er sich der transkraniellen Magnetstimulation – TMS – zu, die die elektrischen Signale des Gehirns aufzeichnet. Er wollte eine schnelle und wirksame Maßnahme, die hinter der weißen Linie durchgeführt werden konnte.

Sein Nurochek-Headset verbindet Hinterkopfelektroden mit einem PC, während das Headset ein helles Licht in die Augen des Patienten wirft. Diese Elektroden sind Teil eines Elektroenzephalogramm-Tests, um die elektrische Aktivität des Gehirns zu messen und sie mithilfe von KI mit normativen Daten zu vergleichen.

Im Gegensatz zu persönlichen Basislinienvergleichen nutzt Nurochek Tausende von Basislinien, um Tests zu identifizieren, die möglicherweise erheblich von der Norm abweichen.

Cohen weist darauf hin, dass dies für Technologien nützlich ist, die in Situationen eingesetzt werden könnten, in denen keine Basislinie vorhanden ist.

„Die Branche sucht nach einer Lösung, die zuverlässig und verständlich ist. Und das ist objektiv“, sagt Cohen.

„Selbst im Sport hat man vielleicht noch nie eine Grundlinie an einem Spieler gemacht, aber jetzt kann man ihn testen, wenn man ihn zum ersten Mal sieht“, sagt Cohen.

„Angenommen, jemand kommt in der Notaufnahme nach einem Autounfall herein, dann hat man natürlich keine Basisdaten für ihn, weil es sich bei ihm lediglich um ein Mitglied der Öffentlichkeit handelt. Jetzt haben wir die Möglichkeit, sie zu testen.“

Als nächstes: Das Gehirn versichern

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Ursprünglich veröffentlicht von Cosmos als „Headwear, Hardware, Healthcare: Putting Concussion Hope in Technology“.