Fast Track ist in der Endoprothetik an vielen Zentren mittlerweile zum Standard geworden. Seit Einführung des Behandlungskonzeptes, das gezielt auf die Minimierung von perioperativem Stress, schneller Mobilisierung und zeitnaher Wiederherstellung der vollen Funktionalität abzielt, hat sich dem Grunde nach nicht viel geändert.
Das Fast-Track-Konzept ist weiterhin analog: die Patienten werden vor der Operation vor Ort geschult, während der Operation werden minimalinvasive Techniken und lokale Infiltrationen angewendet, und postoperativ wird großer Wert auf die ambulante oder stationäre Rehabilitation gelegt. Der Fokus vieler Konzepte zielt dabei primär auf die stationäre Verweildauer ab. Gleichzeitig befinden wir uns im digitalen Wandel des Gesundheitssystems. An vielen Kliniken sind digitale Patientenakten sowie navigations- oder robotergestützte Assistenzsysteme in der Chirurgie bereits Standard. Auch in den perioperativen Abläufen für das Fast Track Konzept hat die digitale Welt noch viel mehr zu bieten, um die Behandlung der Patienten weiter zu verbessern und effizienter zu gestalten.
Telerehabilitation und Bewegungsanalyse für den beschleunigten Genesungsprozess
Das Potential der Fast-Track Telerehabilitation für die Endoprothetik wurde beispielhaft mit dem „Virtual Exercise Rehabilitation Assistant“ (VERA) des Unternehmens Reflexion Health aus San Diego/USA wissenschaftlich untersucht.1, 2 Die Firma nutzte dabei das ursprünglich für die Videospielkonsolen Xbox entwickelte „Kinect System“ von Microsoft zur Echtzeit-Erkennung von Körperhaltung und -bewegung. Auf Basis dieser Technologie können Bewegungen und Bewegungsmuster in einer virtuellen Umgebung analysiert und dem Patienten auf einem Bildschirm im heimischen Wohnzimmer angezeigt werden. Patienten erhielten in einer frühen, postoperativen Phase nach künstlichem Knieersatz ein therapeutisch freigegebenes, virtuelles Physiotherapieprogramm zur täglichen Durchführung vor dem System. Die Bewegungsdurchführung und der Trainingsablauf wurde dabei vom Kinect System live kontrolliert (Abb. 1, Abb. 2).
In einer prospektiv, randomisiert-kontrollierten Studie mit evidenzbasierter Analyse war die patientenzentrierte Knierehabilitation bei 143 Patienten in der virtuellen Physiotherapiegruppe mindestens genauso erfolgreich wie mit klassischer Physiotherapie – verbunden mit einer deutlichen Kostenersparnis. Fortschritte bei diesem sogenannte „motion capture“ Verfahren haben in den letzten Jahren einen beeindruckenden Verlauf genommen. Anfänglich mussten noch aufwändig reflektierende Markerkugeln am gesamten Patienten fixiert werden, um über Kamerasysteme Bewegungsmuster zur Datenverarbeitung in einen Computer einzuspielen. Diese Methoden wurden in den letzten Jahren erheblich vereinfacht, so dass aktuell nur aufgrund von Videos, erstellt durch ein Kamerasystem oder auch nur dem persönlichen Smartphone, Bewegungsanalysen durchgeführt werden können (Abb. 3). Somit können postoperative Fortschritte in der Rehabilitation auch aus der Ferne durch den behandelnden Arzt oder Physiotherapeut beobachtet werden, das Therapieprogramm lässt sich so anpassen und der Rehabilitationsprozess individualisiert steuern.2 Digitalisierte telemedizinische Betreuung wird zukünftig gerade im Rahmen von Fast-Track und ambulantisierten Konzepten in Deutschland deshalb an Bedeutung gewinnen.3–5 Schon heute nehmen nach endoprothetischem Gelenkersatz tagesstationäre und ambulante Nachbehandlungskonzepte stetig zu, der Kostendruck im Gesundheitswesen wird auch die Rehabilitationsmedizin weiter herausfordern. Autoren von wissenschaftlichen Arbeiten im Bereich der Telerehabilitation berichten in diesem Kontext auch über Nebeneffekte, wie beispielsweise eine verringerte Anzahl von ungeplanten Wiedervorstellungen oder gar Rehospitalisierungen durch eine engmaschige telemedizinische Betreuung.1, 6, 7 Studienteilnehmer in den USA empfanden dabei den Verzicht auf Fahrten zu Therapieterminen, eine flexiblere Zeiteinteilung und das „beruhigende Gefühl“, auch zu Hause gut betreut zu sein als hilfreich. Weiterentwicklungen in diesem Bereich werden zukünftig mitdenkende Systeme sein, die mit Hilfe der vielzitierten künstlichen Intelligenz (KI) Übungsprogramme autonom in Abstimmung mit den analysierten Bewegungsmuster und den Fortschritten im Rehabilitationsverlauf personalisieren und an den individuellen Fortschritt anpassen. Die Integration von Wearables mit Vernetzung von telerehabilitativen Bewegungsdaten mit Vitaldaten wie Herzfrequenz oder Schlafmuster könnte zudem zukünftig die Betreuung der Patienten zusätzlich verbessern und so frühzeitig auch erste Hinweise auf mögliche unerwünschte Ereignisse im prä- und poststationären Verlauf liefern.8, 9
Intelligente Implantate mit integrierter Sensorik für personalisiertes Feedback
Durch die zunehmende Digitalisierung in der Endoprothetik erleben mittlerweile auch sensorische Implantate eine Renaissance. Schon Ende der 80er Jahre wurden miniaturisierte Telemetriesender mit wenigen Messkanälen für einen Hüftendoprothese von Georg Bergmann und Kollegen in Berlin entwickelt und bei mehreren Patienten eingesetzt. Neue Forschungsansätze gehen nun einige Schritte weiter und wollen nicht nur Größe und Richtung der im Gelenk wirkenden Kraft messen, sondern auch prädiktive Anzeige dafür liefern, ob ein Implantat festsitzt oder gelockert ist. Schon vor einigen Jahren erhielt der US-amerikanische Endoprothesenhersteller Zimmer Biomet für eine „smarte“ Knieprothese mit integrierter Sensortechnologie die erste so genannte De-Novo-Zulassung, d. h. eine Zulassung eines Produkts, für das es kein vergleichbares Vorgängerprodukt gibt. Das System ist in Europa (noch) nicht verfügbar, aktuell werden durch das instrumentierte Implantatsystem kinematische Mobilitätsdaten (z. B. Bewegungsumfang, Schrittlänge, Gehgeschwindigkeit, Schrittfrequenz, Distanz uvm.) aus dem künstlichen Patientenknie gesammelt und an eine cloudbasierte Plattform übermittelt, die den Datenschutzregularien nach US-amerikanischen Gesetz untersteht und dort vom Patienten und medizinischem Fachpersonal abgerufen werden können. In den Anwendungsländern fließen diese Echtzeitdaten bereits heute in die Rehabilitationsplanung ein und erlauben so ein höheres Maß an Individualisierung und personalisierter Nachbehandlung. Patienten sollen anhand dieser Daten zukünftig im Rahmen von „maßgeschneiderten“ (tailored) Fast-track Konzepten im Gegensatz zu den noch heute gängigen „Standard Fast-track Konzepten“ (one-sizefits-all) präziser und mit größerer Effizienz gesteuert werden. Trotz dieser verheißungsvollen Zukunftsperspektive sind, mit Fokus auf Patientensicherheit, aus Sicht der Autoren aber zwei Spannungsfelder in der Entwicklung smarter Implantate bislang noch nicht durchgängig gelöst: zum einen müssen während der mittlerweile sehr hohen Lebensdauer, z. B. eines künstlichen
Hüftschaftes, die eingebauten Messsensoren kontinuierlich mit ausreichender Spannung versorgt werden. Bei diesem als „Energy Harvesting“ beschriebenen Vorgang gibt es erfolgversprechende Ansätze mit Piezo Elementen, um mechanische Energie, die beim Laufen oder Gehen entsteht, in elektrische Spannung umzuwandeln. Gleichzeitig darf, trotz Integration von Piezo-Keramik, Sensorik und Elektronik die Primärstabilität, Haltbarkeit und das ossäre Adaptationsverhalten der digitalisierten Prothesensysteme nicht gefährdet werden. Aus Alltagsbewegungen und -belastungen gewonnene Daten könnten zudem zukünftig zu einer Art „Rückkopplungsschleife“ für digitalisierte Operationstechniken mithilfe von Navigation, Robotik und Co. werden. Als „lernende Systeme“ bieten computerassistierte Operationsverfahren die einzigartige Perspektive,
sich mit Datenanalysen aus smarten Implantaten zu vernetzen, und so die Anzahl von Revisionsoperationen aufgrund ungünstiger Operationstechniken und mangelhafter Ausrichtung von Prothesenkomponenten zu reduzieren.10
Vernetzte Patientenbetreuung durch Smartwatches und Apps – Die digitale Schnittstelle zum Patienten
Patienten und Behandler können insbesondere in der Fast-Track- Endoprothetik und ambulantisierten Versorgungskonzepten mit geringer postoperativ-stationärer Verweildauer über digitale Plattformen, Smartphones, Smartwatches und entsprechende Apps vernetzt bleiben.
Ein Beispiel hierfür ist die Plattform mymobility® (Zimmer Biomet). Das System nutzt iPhone und Apple Watch, um Patientendaten kontinuierlich zu erfassen und diese dem behandelnden Team in der Cloud zur Verfügung zu stellen.11–13 Die Anwendung stellt präoperativ z. B. Informationsmaterial zur Vorbereitung, Übungsanleitungen und Checklisten für den Klinikaufenthalt bereit. Postoperativ erinnert sie an die Einnahme von Medikamenten und notwendige Trainings und ermöglicht die Dokumentation von Schmerzintensität und funktionellem Status.12
Patienten müssen sich bei Nutzung allerdings über eine durchgängige Datenerhebung und Rückkopplung bewusst sein: So zeichnet das Smartphone und die Uhr beispielsweise Schrittzahlen, Gehgeschwindigkeit und Ruhe- und Belastungspulse auf. Die mymobility-App führt diese Informationen mit patientenseitig eingegebenen Messwerten und Fragebögen zusammen und führt einen statistischen Vergleich der Patientendaten mit einer Referenzgruppe durch. Durch dieses Monitoring soll sich die zeitgemäße Rekonvaleszenz und mögliche Komplikationen im Verlauf früher erkennen lassen.13
Die Plattform wurde in einer prospektiven randomisiertkontrollierten, multizentrischen Studie mit insgesamt 452 Patienten nach Knie TEP (244 in der Kontrollgruppe, 208 in der Interventionsgruppe) untersucht.12 Dabei erreichten Patienten nach Nutzung der digitalen Plattform vergleichbare klinische Ergebnisse wie die Patientengruppe mit traditioneller Physiotherapie. Die Rate an stationären Notaufnahmen, die im ambulantisierten Endoprothese Konzept der USA nicht ungewöhnlich ist, wurde dabei verringert (2,5 % vs. 8,2 %).
Wearables für die Orthopädie – Potenziale der Apple Watch
Unter den Herstellern von Wearables hat sich besonders das US-amerikanische Technologieunternehmen Apple mit seiner Apple Watch etablieren können. Bereits viele Patienten können so präoperativ kontinuierlich Aktivitätsdaten aufzeichnen.14, 15
Neben Schritten, Herzfrequenz und Kalorienverbrauch können neuere Modelle anhand integrierter Algorithmen auch Gangparameter wie die Schrittlänge, die Gangasymmetrie oder die Geschwindigkeit beim Treppensteigen erfassen.16 Anhand dieser Daten lässt sich auch postoperativ beobachten, wie schnell der Patient sein vorheriges Niveau wieder erreicht bzw. übertrifft. Trotz großer Fortschritte in den technischen Möglichkeiten und der Erfassungsbreite der Sensorik der Wearables ist die Frage nach der klinischen Relevanz dieser Daten für die Orthopädie bislang noch ungeklärt. Im Rahmen einer wissenschaftlichen Kooperation zwischen dem US-amerikanischen Unternehmen Apple und der Klinik für Orthopädie der Universität Regensburg/Bad Abbach gehen wir dieser Frage derzeit nach. Spezielle Patientendaten werden dabei durch eine Apple Watch perioperativ in der Fast Track Hüft- und Knieendoprothetik erfasst um beispielsweise prä- und postoperativ Bewegungsmuster sowie andere Sensor Parameter mit der patientenindividuellklinischen Situation abzugleichen (Abb. 4). Bei der in Deutschland nach unserer Kenntnis ersten Kooperation zwischen Apple und einer universitär-orthopädischen Einrichtung nimmt Apple keinen Einfluss auf die wissenschaftliche Planung oder Datenauswertung. Durch den persönlichen Austausch von Mitgliedern unserer Arbeitsgruppe im Hauptquartier von Apple in Cupertino hatten wir die Gelegenheit, das Gesundheitsökosystem von Apple in Kalifornien kennenzulernen. In Erinnerung blieb dabei unter anderem auch, neben der wissenschaftlichen Diskussion, die Vision des dortigen Teams, zukünftig auch eine stärkere Verbindung zu muskuloskelettale Fragestellungen zu finden.
Patientenapps in der Fast Track Endoprothetik – Masse oder Klasse?
Inzwischen existieren eine ganze Reihe von Smartphone- Applikationen (Apps) zur Vorbereitung und Nachsorge für die Endoprothetik.
Ein aktueller systematischer Review identifizierte insgesamt 15 kostenlose Apps, die sich speziell an Patienten mit Hüft- oder Kniegelenksersatz richten.17 Die Autoren nutzten hierfür die sogenannte Mobile App Rating Scale (MARS), um Aspekte wie Bedienbarkeit, Ästhetik und Informationsgehalt zu bewerten. Dabei zeigte sich eine erhebliche Spannbreite hinsichtlich Qualität und Aussagekraft der Anwendungen. Während ausgewählte Apps umfangreiche Inhalte und ansprechende Nutzeroberflächen bieten, bemängeln die Autoren der Arbeit wissenschaftliche Fundierung und Interaktivität beim Großteil der Anwendungen.
Ziel der meisten Apps ist es, Patienten besser über ihren Eingriff und die anschließende Therapie zu informieren. So werden etwa präoperative Checklisten, interaktive Übungsvideos oder digitale Schmerztagebücher angeboten. Einige Apps, beispielsweise My Knee Guide (Empire Digital LLC, iOS) legen den Fokus auf Informationsmodule zum Operationsablauf und integrieren Kontaktadressen (nur für den US-Markt) für Krankenhäuser, Physiotherapeuten und Sanitätshäuser. Andere – wie beispielsweise myHip&Knee (Seamless Mobile Health Inc., iOS und Android) – lassen den Abruf von Trainingsplänen zu und bieten die Option im Austausch mit den Behandlern, persönliche Fortschritte zu dokumentieren und so den Genesungsverlauf aktiv mitzugestalten. Plattformen wie die Patient Journey App (Interactive Studios, iOS und Android) versuchen eine durchgängige Begleitung von der Indikationsstellung bis in die poststationäre Phase zu bieten. Hierzu lassen sich Informationen, Bilder, Videos sowie Push-Nachrichten und Fragebögen einspielen (Abb. 5).18
Mit Hospital Fit (Maastricht Instruments, iOS und Android) steht ein System zur Verfügung, das beispielhaft auch Daten von auf der Körperoberfläche angebrachten, einfachen Sensoren integriert und so ein direktes Feedback zum Bewegungsverhalten liefert.19
Wie Benignus und Kollegen in ihrem Beitrag hervorheben,3 kann der Einsatz von Patienten-Apps insbesondere in Fast-Track- Programmen sinnvoll sein. Eine Kernforderung ist, Patienten bereits während der Entwicklungsphase einzubinden, um Inhalte passgenau zu gestalten und die Akzeptanz zu erhöhen. Zudem empfiehlt es sich, die Anwendungen in bestehende Versorgungspfade zu integrieren, damit medizinische Fachkräfte gezielt auf die digital erfassten Daten zurückgreifen können. Die meisten derzeit verfügbaren Apps sind aber nur eingeschränkt evaluiert und eine klare Leitlinienempfehlung steht noch aus. Das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) listet im sogenannten DiGA-Verzeichnis bislang noch keine App mit explizitem Fokus auf endoprothetische Fragestellungen.3, 20 Dies unterstreicht das Potenzial für künftige Entwicklungen, aber auch die Notwendigkeit einer verbesserten Struktur, Sicherheit, Qualität und evidenzbasiertem Nutzen der Gesundheitsapps. Softwareentwickler alleine werden diese Herausforderung nicht bewältigen können. Es bedarf eine konsentierte Aktion mit dem Sachverstand von Entwicklern, orthopädischen Experten, dem Berufsverband und Kostenträgern.
Auch in den perioperativen Ablaufen für das Fast Track Konzept hat die digitale Welt noch viel mehr zu bieten, um die Behandlung der Patienten weiter zu verbessern und effizienter zu gestalten.
Zukunftsperspektiven und Fazit: Chancen und Herausforderungen der Digitalisierung
in der Fast Track Endoprothetik
Bei aller Euphorie über die neuen digitalen Möglichkeiten bleiben Aspekte wie Datenschutz und Datensicherheit zentral.21 Patienten müssen darauf vertrauen können, dass ihre Daten nach anerkannten Standards verarbeitet und vor unbefugtem Zugriff geschützt werden. Ebenso stellt sich die Frage nach der Qualität der Algorithmen, wenn es um den Einsatz von KI-gestützten Diagnostik- oder Therapieempfehlungen geht. Transparenz über die Datengrundlagen und Entscheidungskriterien ist daher essenziell. Ethisch und gesellschaftspolitisch sind zudem die Themen Barrierefreiheit und digitale Teilhabe von Patienten noch ungelöst, nicht jeder Betroffene ist gleichermaßen technikaffin oder verfügt über die entsprechende technische Ausstattung.3, 22 Entscheidend bleibt die Akzeptanz durch Behandler: Schlussendlich geht es in Zeiten der knappen Ressourcen um eine realistische Einschätzung des Mehrwerts im Einzelfall. Ohne Gegenfinanzierung und Expertise, besteht die Gefahr, dass Systeme zum „technischen Selbstzweck“ verkommen, ohne den klinischen Alltag zu erleichtern.
Der Einsatz digitaler Lösungen wird im perioperativen Prozess (prä-/intra-/postoperativ) der Fast Track Endoprothetik weiter zunehmen. Eine enge Verzahnung von digitalen Navigations-/Robotik-, Wearable- und Klinikdaten, kombiniert mit lernfähigen Algorithmen bietet eine zukunftsweisende Perspektive für eine sichere, individuelle und effiziente Patientenbetreuung.22 Schon heute ließen sich postoperative Rehaverläufe noch exakter steuern, indem zum Beispiel auf Basis von Vitalparametern, Schrittfrequenzen oder Gangasymmetrien passgenaue Übungsprogramme zur Verfügung gestellt werden. Zukünftig dürften gerade KI-gestützte oder mit Wearables vernetzte Apps weitere Fortschritte ermöglichen. Ob sich diese Anwendungen letztlich im Klinikalltag etablieren und wie groß ihr Beitrag zur Qualitätssicherung in der Endoprothetik sein wird, bleibt Gegenstand weiterer Forschung. Fest steht, dass das Interesse an digitalen Tools im Sinne einer individualisierten, patientenzentrierten Nachsorge stetig wächst und sich mit fortschreitender Digitalisierung auch in Deutschland immer mehr Möglichkeiten eröffnen.
Die Literatur finden Sie unter www.bvou.net im entsprechenden
Themendossier zum Heft.
