Britisches Medtech-Startup Heilbar hat die FDA-Zulassung für ein neuartiges drahtloses Diagnosegerät zur Fernerkennung von obstruktiver Schlafapnoe (OSA) erhalten. Eine formelle Markteinführung auf dem US-Markt ist für diesen Sommer geplant. Das tragbare Gerät wird bereits von einer Reihe von Krankenhäusern im Vereinigten Königreich (wo es 2021 auf den Markt kam) und in der Europäischen Union verwendet, nachdem die lokalen behördlichen Genehmigungen in der Region eingeholt wurden.
Das im Jahr 2016 gegründete Startup ist die Idee von Esther Rodriguez-Villegas, Professorin am Imperial College, Direktorin des Wearable Technologies Lab der Universität, die rund 1,5 Jahrzehnte damit verbracht hat, die Verwendung akustischer Sensoren zur Verfolgung respiratorischer Biomarker zur Diagnose kardiorespiratorischer Erkrankungen zu erforschen – Arbeit, die der kommerziellen Hardware zugrunde liegt.
Das in London ansässige Startup hat bereits im Oktober eine Serie-A-Finanzierung im Wert von 11 Millionen Euro (ca. 11,8 Millionen US-Dollar) eingesammelt, mit Blick auf den Start in den USA. Zuvor erhielt das Unternehmen 1,8 Millionen Pfund (ca. 2,2 Millionen US-Dollar) aus drei verschiedenen Zuschüssen von Innovate UK, einer nationalen Einrichtung, die die Kommerzialisierung von Produkten unterstützt. Zu den Privatinvestoren des Medtech-Startups gehören Alma Mundi Ventures mit Sitz in Madrid, Kindred Capital aus London und KHP Ventures, ein auf das Gesundheitswesen ausgerichteter Risikofonds ebenfalls im Vereinigten Königreich, der eine Zusammenarbeit zwischen zwei NHS Hospital Trusts (King’s College und Guy’s and St Thomas’) darstellt. und King’s College London.
OSA bezeichnet eine chronische Erkrankung Atemwegserkrankung, die durch Atempausen gekennzeichnet ist, die durch eine Verstopfung der oberen Atemwege der Person während des Schlafs verursacht werden. Es wird angenommen, dass ein kleiner Prozentsatz der Erwachsenen davon betroffen ist – etwa 1,5 Millionen Erwachsene im Vereinigten Königreich; und etwa 25 Millionen in den USA (wobei weitaus mehr Menschen auf der ganzen Welt betroffen sind) – und obwohl es nicht unmittelbar lebensbedrohlich ist, kann es damit in Verbindung gebracht werden schwerwiegende gesundheitliche Auswirkungen, da es zu Erkrankungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, Demenz und sogar Herzinfarkten führen kann, was eine Behandlung oder Behandlung wichtig macht.
Aufgrund der Kosten einer Langzeitüberwachung haben Gesundheitsdienste oft Schwierigkeiten, chronische Erkrankungen zu bewältigen. Aber Rodriguez-Villegas erklärt, dass es im Fall von Schlafapnoe sogar für Gesundheitsdienste eine Herausforderung darstellt, die Erkrankung zu diagnostizieren – da herkömmliche Polysomnographietests unpraktisch und/oder kostspielig sind. (Entweder wird der Patient gebeten, über Nacht in einem speziellen Zentrum zu schlafen, wo er mit einer Reihe kabelgebundener Sensoren ausgestattet wird. Oder er lernt zu Hause, wie er die verschiedenen Elektroden selbst anbringt, mit dem damit verbundenen Risiko, dass der Test nicht funktioniert.) (Müssen wiederholt werden, wenn die Sensoren falsch angebracht sind oder sich während des Schlafs lösen.)
Das winzige, selbstanzulegende Wearable von Acurable wurde entwickelt, um eine weitaus patientenfreundlichere (und kostengünstigere) Möglichkeit zur Diagnose der Erkrankung zu bieten – so können die Tests sowohl aus der Ferne (bei den Patienten zu Hause) als auch ganz einfach durchgeführt werden, damit die Patienten dies tun können verabreichen Sie es selbst.
Ein früher Anwender des Acurable-Produkts – Dr. Michael Harrison, Professor für Chirurgie und Pädiatrie am Kinderkrankenhaus der UCSF – lobt das Gerät sehr und schreibt in einer unterstützenden Stellungnahme, dass das Gerät „für unsere Patienten bahnbrechend gewesen sei, da es ein …“ sei viel einfachere und komfortablere Erfahrung“, und es wurde darüber gesprochen, wie es „Klinikern ermöglicht, mehrere Nachtstudien gleichzeitig durchzuführen und so die Patientenergebnisse zu verbessern, indem ihnen eine viel schnellere Diagnose ermöglicht wird“.
Rodriguez-Villegas ihrerseits sagt, sie sehe eine Rolle in der Entwicklung von Technologien zur Lösung von Problemen mit erheblichen sozialen Auswirkungen, indem sie Gesundheitsengpässe im Zusammenhang mit chronischen (und oft unterdiagnostizierten) Atemwegserkrankungen, beginnend mit Schlafapnoe, angehen. Daher ist geplant, dass ihr Startup in Zukunft weitere Wearables für andere Atemwegserkrankungen wie COPD und Asthma auf den Markt bringt – alles basierend auf der Kern-IP der akustischen Sensorik, die für das erste Gerät entwickelt wurde.
„Was mir schon früh klar wurde, war das [chronic cardiorespiratory conditions] wird nicht gelöst werden können, wenn wir so weitermachen [traditional healthcare] Prozesse – dass es nicht darum geht, Geld in das System zu pumpen. Denn es gibt auch Humanressourcen. Sie brauchen also die Ärzte, die Krankenschwestern, Sie brauchen Verständnis. Hier begann also meine Reise in die Technik“, erzählt sie TechCrunch. „Überlegen Sie, wie wir Technologien entwickeln können, die die Engpässe lösen und das Leben der Patienten verbessern können?“
Während die Kernforschung, die dem Produkt zugrunde liegt, weit über ein Jahrzehnt gedauert hat, dauerten Design, Prototyping und Bau des eigentlichen Produkts laut Rodriguez-Villegas etwa sechs oder sieben Jahre – also die Arbeit an Dingen wie der Miniaturisierung der Hardware und dem Design einer UX mit hoher Zugänglichkeit Es ist für Patienten jeden Alters (und jeder technischen Fähigkeit) einfach zu bedienen, was ihrer Meinung nach eine große Priorität für sie war.
„Die App ist so konzipiert, dass es keinen Raum für Stress oder Misserfolge gibt“, erklärt sie und erklärt, wie sie ihr Designteam dazu drängte, nicht davon auszugehen, dass Benutzer wissen, wie man in traditionellen Software-Menüstrukturen navigiert. „Am Anfang musste ich viele Gespräche mit meinen UI-Leuten führen, weil sie nicht verstehen konnten, woher ich kam.“
Ein Patient verabreicht sich das AcuPebble unter Anleitung der App selbst. Bildnachweis: Heilbar
Was die Hardware betrifft, so sieht das One-Shot-Sensorgerät des Startups, AcuPebble genannt, ein bisschen aus wie ein Kaffeepad, das in einem Apple-ähnlichen, glänzenden Weißton gefärbt wurde. Es sieht so elegant und minimalistisch aus, dass es eher an eine Art Verbrauchergerät als an ein medizinisches Instrument erinnert, ohne dass grauer Gebrauchskunststoff oder gruselige Kabelbündel in Sicht sind.
Dieser puristische Look ist völlig beabsichtigt – er spiegelt die übergeordnete Mission von Acurable wider, einen komplizierten diagnostischen Engpass mithilfe sensorgesteuerter Automatisierung neu zu überdenken.
Patienten verwenden den AcuPebble zu Hause, wo er über Nacht getragen wird und an der Haut ihres Halses befestigt wird (mit einem patentierten Kleber). Es handelt sich außerdem um ein medizinisches Gerät für den einmaligen Gebrauch, das über eine Nacht lang genügend Daten über die Atmung des Schläfers sammelt und hochlädt, um eine Diagnose zu erstellen. (Um ein weiteres Stück Apple-Überlieferung auszuleihen: Man könnte sagen, es ist so konzipiert, dass es „einfach funktioniert“.)
Das Kit funktioniert mit winzigen, leistungsstarken piezoelektrischen MEMS-Mikrofonen, um – vereinfacht gesagt – dem Atmen des Patienten im Schlaf zuzuhören. Obwohl Rodriguez-Villegas sich mit den genauen Einzelheiten seiner Funktionsweise zurückhält, gibt er an, dass das Produkt nur teilweise patentiert sei, so dass der Schutz des geistigen Eigentums weiterhin ein Problem darstelle.
Akustische Sensorik als Diagnoseinstrument im Gesundheitswesen ist natürlich nichts Neues – man denke nur an das Stethoskop. Was hier jedoch neu ist, ist das Verständnis der Schalllandschaft im Zusammenhang mit kardiorespiratorischen Erkrankungen, das Acurable durch jahrelange Forschung zur Isolierung relevanter Biomarker entwickeln konnte.
„Die Hardware ist darauf ausgelegt, bestimmte Biomarker zu erkennen, nach denen wir suchen, und diese Biomarker unterscheiden sich stark von den herkömmlichen. Und woher wissen wir das? Das liegt wiederum daran, dass die Entwicklung fast zwei Jahrzehnte gedauert hat“, sagt Rodriguez-Villegas.
Die vom Gerät erfassten Daten werden in die Cloud hochgeladen, wo sie von Acurable verarbeitet werden, dessen Algorithmen eine automatisierte Diagnose erstellen, die zur Überprüfung an (menschliche) Kliniker gesendet wird. Ein Großteil der der Hardware zugrunde liegenden Forschung konzentrierte sich auf das Verständnis des spezifischen „Signals im Rauschen“ des menschlichen Körpers, indem die verrauschte menschliche Biologie in die respiratorischen Biomarker zerlegt wurde, die für die Diagnose der jeweiligen kardiorespiratorischen Erkrankungen, auf die sie sich konzentrieren, von Interesse sind.
Die zur Diagnose von Schlafapnoe verwendeten Algorithmen basieren nicht auf maschinellem Lernen oder einer anderen Form künstlicher Intelligenz. Laut Rodriguez-Villegas ist der Ansatz auch nicht datengesteuert und betont, dass Algorithmen verwendet werden, die „vollständig nachverfolgbar“ sind. Sie schließt den Einsatz von KI in der Zukunft zwar nicht völlig aus, ist jedoch kategorisch, dass KI für dieses Produkt unnötig ist und dass Erklärbarkeit im Gesundheitswesen tatsächlich ein wesentlicher Bestandteil ist; dass es für die medizinische Diagnostik keine Black Boxes geben darf.
„In diesem Produkt – und dem Produkt, das derzeit auf dem Markt ist – gibt es keine KI. Dabei handelt es sich um eine physiologische Signalverarbeitung, die auf einer ganz besonderen physiologischen Modellierung basiert und für die wir Experten sind“, sagt sie. „Alles in den Algorithmen geschieht aus einem bekannten Grund, sodass die Algorithmen vollständig nachvollziehbar sind … Auch dies basiert auf der Forschung, die wir viele Jahre lang im Bereich der Atmung durchgeführt haben. Das hat uns dazu geführt. Es ist nicht datengesteuert. Es ist wirklich nicht datengesteuert. Ich kann dir nicht genau sagen, was es ist. Denn das ist Teil der rechnerischen IP.
„Aber ich verstehe, dass heutzutage jeder fast so denkt, dass die Dinge KI oder datengesteuert sind, weil KI in jedem Kopf steckt. Nein, nein. Wir wissen, warum alles passiert. Auf die gleiche Weise, wie Sie vielleicht wissen, wissen Sie, warum Ihr Herz schlägt und [the steps in the cardiac cycle that take place around that] das wird so sein.“
Gründerprofessorin Esther Rodriguez-Villegas. Bildnachweis: Heilbar
Der Nachweis der Wirksamkeit seiner Diagnosealgorithmen war ein zentraler Bestandteil bei der Erlangung der behördlichen Genehmigung für AcuPebble. Und Details zu einer klinischen Studie des Geräts, die beim Royal Free NHS Trust mit einer Stichprobengröße von 150 Patienten durchgeführt wurde – wobei die Nutzung mit der Mehrkanal-Polygraphie zu Hause und anschließender manueller Signalinterpretation durch einen Schlafspezialisten verglichen wurde – können sein hier gefunden.
Laut Acurable war es das erste tragbare medizinische Gerät, das in Europa das CE-Zeichen für den automatisierten Test von OSA zu Hause erhielt. Damit verfügt das Unternehmen in seiner Heimatregion über die behördliche Genehmigung für vollautomatische Diagnosen. In der Praxis ist das Produkt jedoch so eingerichtet, dass die Daten (und die Diagnose) an einen Kliniker gesendet werden – was dazu beiträgt, dass diese wichtigen Benutzer mit einem neuartigen Tool vertraut sind –, sodass immer noch ein Mensch auf dem Laufenden ist.
In den USA – wo das Gerät von Acurable irgendwann im Sommer offiziell auf den Markt kommen wird – hat es von der FDA die 510(k)-Zulassung für die OSA-Bewertung bei Erwachsenen für zwei Varianten des Geräts erhalten, die speziell für den amerikanischen Gesundheitsmarkt entwickelt wurden. (Rodriguez-Villegas erklärt, es sei kein Antrag gestellt worden de novo Freigabe, da es auf dem Markt kein Gerät gibt, das eine automatisierte OSA-Diagnose durchführt.)
Die US-Versionen des Produkts senden Daten an einen Arzt, um diese zu überprüfen und eine Diagnose zu stellen. In diesem Markt ist es also ausschließlich als klinisches Unterstützungsinstrument positioniert. Dies ist jedoch auf Unterschiede im regulatorischen Umfeld zurückzuführen und nicht auf technische Unterschiede in der Leistungsfähigkeit der verschiedenen Produktversionen pro Markt.
Acurable steckt noch in den Kinderschuhen – „Dutzende“ Krankenhäuser verwenden derzeit AcuPebble. Mit der Markteinführung in den USA geht man jedoch davon aus, dass die Nutzung zunehmen wird, und geht davon aus, dass das Team um rund 300 % erweitert wird.
Rodriguez-Villegas sagt auch, dass man beabsichtige, „irgendwann“ auch auf den Verkauf von Verbraucherprodukten auszuweiten – allerdings nicht, bevor sich Ärzte mit der Verwendung des Geräts und den von ihm bereitgestellten Daten vertraut gemacht haben.
Sie lehnt Verbraucher-Wearables der aktuellen Generation ab, die eine Reihe von Angaben zur Gesundheitsüberwachung enthalten und sogar Funktionen im Stil der Schlafapnoe-Erkennung bieten, etwa durch die Messung des nächtlichen SPO2. Sie sagt, dass viele dieser Verbraucher-Wearables Daten generieren, die „sehr, sehr irreführend“ sind “ und verursache „enormen Stress“ für die Verbraucher. Und zwar für die Ärzte, die mit Patienten konfrontiert sind, die ihre eigenen unzuverlässigen, nicht medizinischen Gesundheitsdaten einbringen.
„Das ist also eine Situation, die wir unbedingt vermeiden wollen“, fügt sie hinzu. „Jeder kann unsere Ergebnisse überprüfen. Ist es sehr, sehr gut? Es ist sehr, sehr zuverlässig. Doch in der medizinischen Fachwelt herrscht große Skepsis, wenn es um Wearables geht. Und deshalb haben wir uns für den Abstieg entschieden [this regulated medical device] Route.”