VR und KI im Einsatz für Menschen mit Demenz

Wir haben uns hier schon mehrfach mit Demenz beschäftigt. Heute berichten wir über zwei innovative „Spezialbrillen“ und wie sie Menschen, die an Demenz erkrankt sind, mittels VR und KI helfen können.

Zu Beginn der Erkrankung lässt vor allem das Kurzzeitgedächtnis auffallend nach. Je mehr das Kurzzeitgedächtnis schwindet umso wichtiger wird es für Menschen mit Demenz, sich mit vertrauten altbekannten Dingen zu umgeben und in Erinnerungen zu schwelgen. Aus diesem Grund hat sich im Rahmen der sogenannten Erinnerungsarbeit auch der Einsatz alter Fotoalben, Musik aus der Jugendzeit und historischer Filme bewährt. Das Erinnern gibt Sicherheit, schafft Vertrauen und kann vor allem zu Beginn der Erkrankung manchmal noch eine Brücke zur Gegenwart schlagen.

Erinnerungspflege mit VR

In einem gemeinsamen Projekt haben Mediziner und Spieleentwickler ganz besondere VR-Brillen entwickelt. Damit können sich Demenz-Patienten auf eine Zeitreise in die Welt der 50er und 60er Jahre begeben.

VR-Visualisierung einer historischen Straße in Krefeld hilft an Demenz Erkrankten sich zu erinnern.
© Weltenweber

Die Bürger der Stadt Krefeld haben das Projekt großartig unterstützt. Sie haben nämlich zahlreiche historische Fotos beigesteuert. Daraus konnte eine virtuelle 360-Grad-Version einer bekannten Straßenkreuzung in Krefeld entwickelt werden. So entstand eine virtuelle Welt wie sie in den Wirtschaftswunder-Jahren des vergangenen Jahrhunderts ausgesehen hat. Mit der Virtual-Reality-Brille können sich die Patienten dort umsehen und sich in der vertrauten Umgebung auch bewegen.

Reise in die Vergangenheit weckt die Aufmerksamkeit der Demenz Patienten

„Die Patienten sind durch die Anwendung sehr neugierig, aufmerksam und teils gesprächig geworden.“, berichtet mir Beate Sucrow, Co-Founderin des Virtual Reality Studios Weltenweber aus Krefeld. Sie ist Game Designerin und arbeitet mit ihrem Team bevorzugt im Bereich Medizin/Therapie.  Die Motivation für diese spezielle Lösung war allerdings eine sehr persönliche, nämlich die Demenzerkrankung ihres Vaters. Dann erfahre ich noch: „Mein Vater hat die Anwendung auch schon getestet. Er hat die Kulisse wiedererkannt und auch die Zeit konnte er richtig einordnen. Das hat uns natürlich sehr gefreut.“

Sicherlich ist eine digitale 3D-Brille nicht für jeden Patienten geeignet. Manch einen mag der Wechsel zwischen den Welten vielleicht auch verwirren oder ängstigen. Aber die ersten Erfahrungen des Helios-Cäcilien-Hospitals Hüls in Krefeld zeigen, dass diese innovative Technologie eine wertvolle Unterstützung bei der Erinnerungsarbeit sein kann.

Menschen mit Demenz  erkennen ihre Angehörige wieder mittels KI

Im Verlauf einer Demenz kommt irgendwann der Zeitpunkt, an dem die Erkrankten ihre eigenen Kinder oder den langjährigen Partner nicht mehr erkennen. Das stellt vor allem für das Umfeld der Patienten eine enorme psychische Belastung dar.

AI-unterstützte Gesichts- und Stimmerkennung in einer AR-Brille macht es möglich, nahestehende Personen und sogar Haustiere (wieder) zu erkennen.

Wie das funktioniert zeigt dieses Video „Know you again“ von Baidu.

Ob es diese Brille bereits gibt, konnten wir leider nicht in Erfahrung bringen. Der Spot wurde jedenfalls der Jury des internationalen Kreativawards „One Show“ in New York gezeigt.

Ganz ähnlich funktioniert übrigens die MyEye von OrCam, eine Brille, die für Menschen mit eingeschränktem Sehvermögen entwickelt wurde.

Fazit

Die Beispiele zeigen, dass innovative Technologien nicht nur in „nerdigen Gadgtes“ Verwendung finden. Sie können auch einen echten Mehrwert für Patienten liefern. Wäre toll, wenn Lösungen wie die VR-Brille schon bald Eingang in den Therapiealltag finden würden. Im Rahmen des Aufmerksamkeitstrainings kann ich mir das als sehr sinnvolle Ergänzung zu herkömmlichen Methoden vorstellen.

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Sprachanalyse prognostiziert Schizophrenie

Sprache ist auf dem Weg zu einer Diagnose eine äußerst wertvolle Informationsquelle für Psychiater. Eine Studie hat untersucht, ob die computergestützte Sprachanalyse künftig die Interpretation von Sprache automatisieren und so zu einem neuen Hilfsmittel für Ärzte werden kann.

Hintergrund zu dieser Sprachanalyse Studie

Im Rahmen einer Schizophrenie sind neben anderen Krankheitszeichen Denk- und Sprachstörungen sehr häufig. Das Denken erscheint zerfahren, zusammenhangslos und ohne innere Logik. Dadurch werden auch die sprachlichen Äußerungen zunehmend skurriler, Wörter werden durcheinander gewürfelt oder komplett neu erfunden. Der Satzbau ist zerstört. Der Sprechfluss ist manchmal beschleunigt oder verlangsamt. Teilweise reden die Patienten daneben, d.h. ihre Äußerungen passen nicht zum Thema oder sie verlieren im Gespräch einfach den Faden. Ob und wie genau derartige Sprachstörungen mittels einer Software analysiert werden können, war Gegenstand der vorliegenden Untersuchung.

Wie wurde untersucht?

Wissenschaftler der Icahn School of Medicine in New York fütterten dazu einen Computer mit den Transkripten von Patienten. Die Software analysierte die Texte der Patienten anhand der Kategorien “verminderte semantische Kohärenz“, „größere Varianz in dieser Kohärenz und „verminderter Gebrauch von Possessivpronomina“. Auf Basis dieser Kategorien prognostizierte die Software – nach einer Phase des maschinellen Lernens – die Entwicklung einer manifesten Schizophrenie.

Das Ergebnis der Sprachanalyse Studie

In einer Kohorte von 59 Patienten mit Prodromalsymptomen, von denen 19 innerhalb von zwei Jahren eine Psychose entwickelten, wurde eine Treffsicherheit von 79 Prozent erreicht. Hier konnten mittels der Textanalyse Patienten mit Psychose von gesunden Menschen mit 72-prozentiger Genauigkeit unterschieden werden.

In einer 2. Kohorte mit 34 Patienten erkannte die Software bei 3 von 5 Patienten, die innerhalb von zweieinhalb Jahren eine Psychose entwickelten, während bei 24 von 29 Patienten eine bevorstehende Erholung richtig vorhergesagt wurde. Die diagnostische Genauigkeit betrug 83 Prozent.

Fazit zur Sprachanalyse

Stimme und Sprache als ein diagnostisches Kriterium mit einzubeziehen ist in der Psychiatrie schon immer gang und gäbe. Wenn die Sprache von Patienten künftig mit Hilfe eines Tools professionell analysiert werden kann, ist das theoretisch hilfreich. Die aktuellen Studienergebnisse bzw. die diagnostische Genauigkeit überzeugen mich allerdings noch nicht. Aber die Software ist ja bestimmt noch lernfähig. Und künftige Untersuchungen müssen natürlich dann auch eine größere Zahl an Studienteilnehmern einschließen, um wirklich aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.

Die Idee, Sprach- bzw. Stimmanalyse zur Diagnose von Krankheiten heranzuziehen, ist übrigens auch nicht ganz neu: Der britische Mathematiker Max Little, der heute in den USA am MIT Media Lab arbeitet, hat bereits 2012 die Parkinson’s Voice Initiative initiiert. Aktuell läuft eine Studie in Zusammenarbeit mit der Universität Rochester, an der Menschen mit und ohne Parkinson ihre Stimmprobe über ein Smartphone (allerdings nur Android) abgeben können. Ziel der Studie ist es auf diese Weise 10.000 Stimmaufnahmen von Menschen überall auf der Welt für eine Analyse zu gewinnen.


Ein Beitrag von Elke auf diesem Blog beschäftigt sich übrigens kritisch mit einer Stimmanalyse-Software. Auch interessant.

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Tschakka! Kata bringt Bewegung in den Markt der Gesundheits-Apps

Mit der App Kata befindet sich eine völlig neuartige Gesundheits-App für Patienten mit pneumologischen Krankheiten in der Entwicklung. Mit ihr soll die Therapie von chronischen Lungenerkrankungen wie Asthma und COPD effektiver und die Adhärenz gesteigert werden. Dabei sticht die App in ihrer Programmierung technologisch absolut aus dem Wust an Gesundheits-Apps heraus.

Das Münchener Start-up VisionHealth entwickelt mit Kata eine Gesundheits-App, die den Anspruch hat, die Behandlung von Patienten mit einer chronischen Krankheit um ein Vielfaches effektiver zu machen und die Therapietreue zu steigern. So weit so gut, das wollen ja im Grunde viele Gesundheits-Apps. Aber Kata ist eine echte Innovation!

Hintergrund für den Bedarf der Gesundheits-App Kata

  1. In den letzten Jahren haben fast alle Lungenerkrankungen weiter zugenommen. Die Entwicklung ist bei der COPD (eine Kranheit mit chronisch engen Atemwegen, auch chronische Bronchitis genannt) dabei besonders dramatisch. Experten gehen davon aus, dass von den über 40-Jährigen in Deutschland etwa zehn bis zwölf Prozent von COPD betroffen sind. Tendenz steigend! Man schätzt, dass die Erkrankung bis zum Jahr 2020 weltweit den dritten Platz unter den häufigsten zum Tode führenden Krankheiten einnehmen wird.
  2. Bei der medikamentösen Behandlung von COPD ist es entscheidend, dass die Wirkstoffe auch genau da ankommen, wo sie gebraucht werden, nämlich in den verengten Atemwegen. Daher werden in der Therapie dieser Erkrankung die Wirkstoffe bevorzugt mit Hilfe von Inhalatoren eingeatmet. Doch was so einfach klingt, erweist sich in der Praxis als eklatantes Problem. Es gibt nämlich viele verschiedene Geräte zum Inhalieren, die sich in ihrer Handhabung teils erheblich unterscheiden. Patienten müssen für jedes Gerät individuell und aufwändig geschult werden. Aber auch dann ist die korrekte Anwendung durch den Patienten nicht immer gewährleistet. Im Alltag treten einer Studie zufolge Anwendungsfehler bei bis zu 50 Prozent der Patienten auf – und das unabhängig vom Inhalationssystem. Und genau dafür bietet Kata künftig eine absolut innovative Lösung.
Leger gekleidete Frau mit Inhaltionsgerät vor weißem Hintergrund
© VisionHealth GmbH

Was ist das Besondere an Kata?

Kata ist die erste Lösung, die Menschen mit einer chronischen Lungenerkrankung wie COPD oder auch Asthma ein kontinuierliches App-basierten Inhalationstraining bietet. Die App leitet den Nutzer an, misst die aufgenommene Menge des Wirkstoffs, erinnert an Anwendungen, analysiert den Gebrauch und gibt Rückmeldung, um Inhalationstechnik und Adhärenz zu verbessern.

© VisionHealth GmbH
© VisionHealth GmbH

Das Besondere an Kata ist, dass diese App in technologischer Hinsicht etwas ermöglicht, das derzeit keine andere Gesundheits-App bietet.

Mithilfe von Augmented Reality (AR), einer visuell erweiterten Realität, soll dem Nutzer ein Feedback zur korrekten Handhabung beim Inhalieren gegeben werden, indem das eigene Kamerabild durch virtuelle Elemente ergänzt wird. Sie werden in die tatsächliche Welt des Anwenders projiziert, was es der App ermöglicht, konkrete und auf den Nutzer angepasste Hinweise zur Optimierung des Inhalationsvorgangs zu geben.

Dank künstlicher Intelligenz (KI bzw. AI für Artrifical Intelligence) kann das Verhalten der App-Nutzer interpretiert werden, ohne dass ein medizinischer Experte dabei vor Ort oder per Ferndiagnose unterstützen muss.

Neben der Technik des Maschinenlernen (Machine Learning), wodurch die App mit Hilfe von Algorithmen Muster im Inhalationsverhalten der App-Nutzer erkennen und interpretieren kann, beherrscht Kata auch maschinelles Sehen (Computer Vision). Dies ermöglicht Objekterkennung (z. B. für Inhalatoren) sowie Wahrnehmung und Interpretation von Bewegungen (z. B. für das Schütteln des Inhalators). Dies und viele weitere Parameter werden von Kata erfasst und fließen in verschiedene Funktionen der App ein.

Inhalationstraining und Adhärenz-Management

Als erstes wird der Inhalationstrainier für sogenannte Dosieraerosole entwickelt. Über die Zeit werden dann immer mehr Trainings für weitere Geräte in der App verfügbar sein.

Zusätzlich steht neben einer ganzen Sammlung an Informationen rund ums Thema Inhalationstherapie und einem Schulungsvorgang zur korrekten Inhalation auch ein Inhalations-Tagebuch zur Verfügung. Darin werden durch aktuelle Werte und Statistiken über mehrere Tage bzw. Wochen wertvolle Verlaufsinformationen festgehalten. Wenn gewünscht, können die eigenen Werte mit Angehörigen geteilt werden.  Oder man nutzt die Erinnerungsfunktion, damit zum Beispiel auf dem Weg in den Urlaub das Notfallspray nicht vergessen wird.

Langfristig wird Kata sogar in der Lage sein, die Anzeichen von Exazerbationen zu erkennen. Das ist klinisch höchst relevant, da eine Exazerbation (eine akute massive Verschlechterung) häufig eine stationäre Behandlung erforderlich macht, für den weiteren Krankheitsverlauf sehr ungünstig und u. U. sogar lebensbedrohlich ist. Durch eine frühzeitige Intervention kann das Risiko für Exazerbationen reduziert werden.

Wann wird es Kata im App-Store geben?

Ende Juli wird in Zusammenarbeit mit einer Patientenorganisation dazu der aktuelle Prototyp durch bis zu 10 Patienten getestet. Danach wird die App weiter optimiert. Die VisionHealth GmbH plant, Kata noch in diesem Jahr zu veröffentlichen.

Kleiner Exkurs – was bedeutet Kata eigentlich?

Kata bezeichnet in der Programmierung eine kleine, abgeschlossene Übung. Der Name rührt aus den japanischen Kampfkünsten und betont die Bedeutung von Praxis und häufiger Wiederholung für das Lernen. Eine Kata hat nicht nur eine Lösung des gestellten Problems, sondern soll auf verschiedene Arten und mit unterschiedlichen Techniken implementiert werden. Somit vereinheitlicht die App Kata das Thema Programmierung mit Therapie und Schulung als App-Lösung mit integrativen Lösungsansätzen, sie wird also eine persönliche Therapie-Assistentin für Patienten sein.

Mein Fazit

Diese App ist für mich ein absoluter Vorreiter in Sachen Gesundheits-Apps. Durch die Kombination der beschriebenen technologischen Funktionen, trifft Kata nicht nur zu 100 Prozent den Zeitgeist des Gesundheitsmarktes sondern auch den der App-Entwicklung generell.

Aber was für Ärzte und Patienten das Wichtigste ist:

Kata hat das Potenzial, die Effektivität der Behandlung chronischer Krankheiten wie Asthma und COPD zu steigern. Denn auch der beste Wirkstoff kann nicht wirken, wenn das Inhalationsgerät nicht richtig angewendet wird. Wenn Kata dann auch noch eine Art „Frühwarnsystem“ für Exazerbationen, die lebensbedrohlich sein können und den weiteren Verlauf der Erkrankung maßgeblich mitbestimmen, beinhaltet, wäre das ein echter Gewinn für alle Beteiligten.

Mehr über Kata.

Kata ist übrigens nicht zu verwechseln mit Kaia, eine App die zwar auch KI beeinhaltet aber gegen Rückenschmerzen eingesetzt wird, und über die wir auch schon berichtet haben.

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