Sturzerkennung

Ein Weg, Sturzerkennungssysteme fachlich zu reflektieren liegt darin, zu prüfen, ob die Pflegewissenschaftliche Definition des Sturzes erfüllt ist: Steckt "Sturz" drin, wo "Sturz" draufsteht?

Definitionskriterien

• Ereignis (Dynamik), in Abgrenzung zum statischen "Zustand"
  • Limitation: Der Endpunkt des Ereignisses ist definiert - nicht aber der Anfangspunkt (falls dieser nicht aus dem Wechsel zwischen Absicht und dem Unbeabsichtigten Moment heraus abgeleitet werden kann)
• Endpunkt: Aufkommen auf einer tieferen Ebene relativ zur vorherigen Höhe der mittleren horizontalen Körperachse
  • Limitation: Die Definition lässt ausdrücklich offen, ob eine Person liegend, sitzend oder in anderer Position auf der niedrigeren Fläche aufkommt
  • Limitation: Unschärfe bei sich bewegenden Flächen oder schrägen Flächen kann zu Missinterpretation führen.
• Absicht: Der Sturz erfolgt unbeabsichtigt (und grenzt sich damit von der Simulation eine Sturzes ab)
  • Limitation: Ursachen des Sturzes sind nicht Gegenstand der Definition

Abgeleitete Kriterien

• Örtlich lückenlose Überwachung: Die Definition des Sturzes ist unabhängig vom Ort, definiert. Damit kann ein Sturz zunächst überall geschehen.
• Zeitlich lückenlose Überwachung: Die Definition des Sturzes ist unabhängig von der Zeit. Deshalb ist ein Sturzereignisses zunächst immer möglich. Je geringer die Dauer eines Sturzereignisses ist oder je rascher eine gestürzte Person erkannt werden soll, umso mehr ist eine kontinuierliche Überwachung sinnvoll.
• Kontinuierliche Überwachung: Die fachlich begründete, kontinuierliche Überwachung (aka "e-care surveillance", "Monitoring") bedarf der Diskussion. Als Eckpunkte der Diskussion werden die Transparenz darüber, ob und was genau überwacht wird, die (informationelle Selbstbestimmung, Lebensqualität, Würde sowie der Umgang mit den daten benannt (vgl. Lehmann et al. 2018, S. 227, 229-230). Wissen um die Überwachung kann zu einer Veränderung des Verhaltens oder Selbstzensur führen.
• Fragmentierte Überwachung: eine Fragmentierte und unvollständige Überwachung kann ein verzerrtes Bild zur überwachten Person erzeugen, das sich auf die Ausgestaltung von Interventionen auswirken kann. (vgl. Heesen 2017, S. 495, 497–498; 183 Remmers 2019, S. 417; Hülsken-Giesler et al. 2019, S. 357–361)
• Faktor Angst: Reduziert das Sturzerkennungssystem den Sturzrisikofaktor "Angst", kann das Sturzrisiko zunächst reduziert sein, weil das Fenster der Gelegenheiten (vgl. Hartmann 2013, S. 52) verkleinert wird.
  • Rebound-Effekte: Wird das Verhalten in der Folge riskanter, kann das Sturzrisiko steigen (Rebound-Effekt 1). Das riskantere Verhalten kann wiederum sensomotorische Ressourcen stärken und so kausal auf das Sturzrisiko einwirken und es reduzieren (Rebound-Effekt 2)

Definition „Sturz“

Kritische Würdigung

• Gibt es weitere Sturzdefinitionen, die berücksichtigt werden sollten? Wir freuen uns über Anregungen!
• Obwohl Stürze als unbeabsichtigt definiert und unerwünscht sind, kann argumentiert werden, dass sie kein Pflegeproblem darstellen. Denn: Stürze gelten bei Kindern und Jugendlichen als normal und sind anders zu betrachten als bei kranken und/oder älteren Erwachsenen (vgl. DNQP 2013, S. 16). Das Pflegeproblem liegt in den Sturzfolgen!

Quellen

• Deutsches Netzwerk für Qualitätsentwicklung in der Pflege (DNQP) (2013) Expertenstandards Sturzprophylaxe in der Pflege. 1. Aktualisierung 2013. Langfassung der Literaturanalyse.
• Hartmann, Hans Peter (2013) Parallelwelten - oder wie man in der Fliegerei über den Umgang mit Risiken denkt und ob die Welt der Alpinisten davon profitieren kann. In Berg & Steigen 1/2013, S. 50-57
• Heesen J (2017) Informationelle Selbstbestimmung. Grundbegriffe der Kommunikations- und Medienethik. Teil 10. In: Communicatio Socialis H. 4, S 495–500.
• Hülsken-Giesler M, Peters M, Müller K (2019) Tracking-Systeme bei Menschen mit Demenz in der stationären Langzeitpflege. Pflege 32 (6):353–363
• Remmers H (2019) Pflege und Technik. Stand der Diskussion und zentrale ethische Fragen. Ethik in der Medizin 31(4):407–430
• Ethische Perspektiven AAL- und Monitoringbasierter Technologien im Pflegekontext Pflegekontext. Konferenz: Zukunft der Pflege, Juni 2018, Oldenburg.

Methoden der Datenerhebung

• Das Schweizerische Gesundheitsobservatorium erhebt das Sturzgeschehen auf Basis der Frage [TALTP01] "Sind Sie in den vergangenen 12 Monaten einmal gestürzt?" mit den Antwortoptionen: Ja / Nein / Weiss nicht / Keine Antwort
• Das ANQ misst die nationale Prävalenz mit dem LPZ rückblickend über einen Zeitraum von 30 Tagen auf Basis eines Fragebogens.

Statistiken

• In in der schweizer Bevölkerung gibt 2017 etwa ein Viertel der Befragten (bzw. ein Drittel der über 80jährigen) an, einmal in den letzten 12 Monaten gestürzt zu sein. (vgl. Obsan 2021)
• In den schweizer Spitälern stürzen 2015 etwa 3% der Erwachsenen (vgl. ANQ 2016)

Screenshot: Daten von 2017, Obsan 2021

Quellen

• Obsan. Schweizerisches Gesundheitsobservatorium (2021) Stürze - Häufigkeit von Stürzen bei älteren Personen.
• BFU. Beratungssstelle für Unfallverhütung (2021) Status 2021 - Statistik der Nichtberufsunfälle und des Sicherheitsniveaus in der Schweiz.
• ANQ. Nationaler Verein für Qualitätsentwicklung in Spitälern und Kliniken (2016) Nationale Prävalenzmessung Sturz und Dekubitus - Erwachsene. Kurzfassung Nationaler Vergleichsbericht 2015.
• LPZ International (2021) Pflegeindikatoren - Sturz

Kohortenbezogenes Sturzrisiko

"Das Sturzrisiko bezeichnet die Wahrscheinlichkeit, dass Personen innerhalb eines bestimmten Zeitraums einen Sturz erleiden.

• Angaben zum Sturzrisiko basieren auf epidemiologischen Studien, in denen die Häufigkeit des Auftretens von Stürzen in einer definierten Gruppe innerhalb eines bestimmten Zeitraumes (je nach Studiendesign Periodenprävalenz oder Inzidenz) untersucht wurde.
• Entsprechende Ergebnisse, z.B. ein Sturzrisiko von 30% innerhalb von zwölf Monaten beziehen sich somit immer auf eine Gruppe von Personen mit bestimmten Merkmalen und stellen eine Schätzung über das Sturzrisiko in dieser Population dar -
• das individuelle Sturzrisiko kann niedriger oder auch höher sein." (DNQP 2013b S. 13)

Die kumulierte Sturzinzidenz (z.B. 30% innerhalb von 12 Monaten) gibt in der Regel den Anteil an Personen an, die innerhalb des betrachteten Zeitraums mindestens einmal gestürzt sind bzw. als Prognose vermutlich mindestens einmal stürzen werden. Die Anzahl der Stürze, die einzelne Personen in diesem Zeitraum erlitten haben bzw. erleiden können bleibt dabei unberücksichtigt.(DNQP 2013b S. 13)

Die Inzidenzdichte erfasst die Anzahl aller Stürze über alle untersuchten Personen und den beobachteten Zeitraum Pro Person hinweg und wird als Sturzrate pro Personenzeit wiedergegeben, beispielsweise 50 Sturze pro 100 Patientenjahre, was gleichbedeutend ist mit 50 Stürzen pro 100 Patienten pro Jahr. Diese Risikoeinschätzung spiegelt die beobachtete bzw. zu erwartende Häufigkeit von Stürzen wieder - nicht aber die Verteilung der Sturzhäufigkeit (Anteil der Personen ohne Sturz sowie mit einem, zwei oder mehr Stürzen) innerhalb der Personengruppe.(DNQP 2013b S. 13-14)

Individuelles Sturzrisiko

In der Präambel benennt der DNQP das Sturzrisiko als "Im vorliegenden Expertenstandard ist mit Sturzrisiko grundsätzlich das erhöhte Sturzrisiko gemeint, das über das alltägliche Risiko zu stürzen, hinausgeht" (DNQP 2013a, S. 20). Diese Definition findet sich auch in der NANDA-I wieder (Luzia et al. 2014, S. 263).

Begriffs-Problematisierung: Gefahr vs Risiko

• Dieser Begriff des "Sturzrisikos" kann durch eine Abgrenzung zwischen "Gefahr" (entscheidungsunabhängig) und "Risiko" (entscheidungsbezogen) problematisiert werden (vgl. Schulenburg und Nida Rümelin 2013, S. 24).
  • So birgt ein rutschiger Boden eine Sturzgefahr -
  • während die Entscheidung, diesen Boden zu betreten ein Sturzrisiko mit sich bringt.
• Unklar bleibt auch, ob das Risiko (umfassender Risikobegriff) auf das Ausmass des Schadens bezieht - oder die Eintrittswahrscheinlichkeit (vgl. Schulenburg und Nida Rümelin 2013, S. 26). Wächst das Risiko also, wenn das Ausmass des Schadens steigt - oder wächst es allein durch die Häufigkeit?
  • Die kummulierte Sturzinzidenz und die Inzidenzdichte sind dagegen klar. Sie beziehen sich auf die Eintrittswahrscheinlichkeit.

Tests zur Einschätzung des Sturzrisikos (und deren Interpretation)

• Timed Up and Go [TUG] (vgl. Richter 2017, S. 110)
  • >10 Sek. = Alltagsmobilität uneingeschränkt, keine Sturzgefahr
  • 11-19 Sek. geringe Mobilitätseinschränkung, oft noch ohne Alltagsrelevanz
  • 20-29 Sek. = abklärungsbedürftige, funktionell relevante Mobilitätseinschränkung
• Tinetti-Test [Motilitätstest nach Tinetti, Performance Oriented Mobility Assessment (POMA)] (vgl. Richter 2017, S. 111)
  • Punktzahl Gleichgewicht max. 15 und Punktzahl Gang max.13.
  • Gesamt: 28 = kein Hinweis auf Gang-/ Gleichgewichtsprobleme;
  • < 20 Punkte: erhöhtes Sturzrisiko;
  • < 15 Punkte: deutlich erhöhtes Sturzrisiko.
• Berg Balance Scale [BBS] (vgl. Richter 2017, S. 112)
  • Bei sehr gutem Gleichgewichtsvermögen kann der Patient maximal 56 Punkte erreichen.
  • 0–20 Punkte = auf Rollstuhl angewiesen/ hohes Sturzrisiko;
  • 21–40 Punkte = Gehen mit Hilfe/Hilfsmittel/ mittleres Sturzrisiko;
  • 41–56 Punkte = unabhängig/geringes Sturzrisiko
• Chair Rising Test [CRT, Chair-Stand up, Stuhl-Aufsteh-Test] (vgl. Richter 2017, S. 113, 116)
  • Es besteht erhöhte Sturzgefahr, wenn der Patient mehr als 12 Sekunden für fünfmaliges Wiederholen oder mehr als 9 Sekunden für dreimaliges Wiederholen benötigt.
  • Normwerte (Alter: Männlich / Weiblich)
    • 60–69 Jahre: 8,4 Sek. / 12,7 Sek.
    • 70–79 Jahre: 11,6 Sek. / 13,0 Sek.
    • 80–89 Jahre: 16,7 Sek. / 17,2 Sek.
    • 90–110 Jahre: 19,5 Sek. / 22,9 Sek.
• Progressive Standpositionen / Tandemstand Test des geriatrischen Basis-Assessments (vgl. Richter 2017, S. 117-118)
  • Kann der Semitandemstand (Großzeh des hinteren Fußes neben der Ferse des vorderen Fußes) keine 10 Sekunden gehalten werden, hat der Patient deutliche Gleichgewichtsstörungen, und es besteht erhöhte Sturzgefahr.
• Dynamic Gait Index [DGI] (vgl. Richter 2017, S. 121)
  • Es können maximal 24 Punkte erreicht werden.
  • 24–22 Punkte: sicheres Gehen möglich;
  • > 19 Punkte: erhöhte Sturzgefahr.

Assessments, die nach der Sturz-Historie fragen:

• Geriatrisches Screening nach Lachs
  • Sobald eine Antwort auf gewisse Risiken oder Probleme hinweist, sollte eine weitere Abklärung eingeleitet werden.

Sensoren (lat. sentire: "fühlen", "empfinden") sind die "Sinnesorgane" eines Assistenzsystems (z.B. eines Smart-Home-Systems oder Sturzerkennungssystems). Sie sind technische Bauteile, die insbesondere physikalische Eigenschaften (z.B. Wärme, Temperatur, Feuchtigkeit, Helligkeit, Beschleunigung, Druck) seiner Umgebung qualitativ ("prüfen" oder "lehren") oder quantitativ ("messen") erfassen kann. (Weiterführend: Wikipedia - Sensor )

Messen

• Eingriff in das bestehende System: Messen bedeutet immer auch einen Eingriff in das bestehende System.
• Messmodelle: Messmodelle enthalten spezielle Bedingungen der Eindeutigkeit. Ein hervorgehobener Aspekt wird durch Hypothesen eindeutig bestimmt.
• Masseinheit: Ein Messmodell enthält - implizit oder explizit - immer eine Masseinheit, ohne die eine praktische Durchführung der Messung nicht möglich ist.

Prüfen

Ausgewählte Sensoren in Assistenzsystemen

• Prüfsensoren:
  • Schalter: Ist ein Schalter in Position "Ein": Ja/Nein - Der Schalter schliesst (bzw. öffnet) einen Stromkreis dauerhaft. "Ein" rastet im Gegensatz zum Taster ein.
  • Taster: Ist ein Taster in Position "Ein": Ja/Nein - Der Schliesser-Taster schliesst einen Stromkreis, solange er gedrückt wird. Der Öffner-Taster unterbricht einen Stromkreis, solange er gedrückt wird.
  • Reed-Kontakt: (Tür- und Fensterkontakt, Magnetschalter) Hält der Magnet den Kontakt in Position "Ein": Ja/Nein - Der Reed-Kontakt schliesst einen Stromkreis, solange er im Wirkungsbereich des bzw. eines Magneten ist. Es gibt auch Reed-Kontakte, die in Magnetnähe geschlossen sind.
  • Wechsler: Ist Kontakt 1 geschlossen UND kontakt 2 offen: Ja/Nein - Wechselschalter, Wechseltaster, Wechsel-Reedschalter schalten mechanisch gekoppelt zwei Kontakte, von denen praktisch immer einer offen UND der andere geschlossen sein muss.
  • Mehr-Positions-Schalter: Ist der Fenstergriff auf Position "geöffnet" Ja/Nein ODER "geöffnet" Ja/Nein ODER "gekippt" Ja/Nein?
  • Präsenzmelder (IR): Ist Wärmebewegung im Messfeld? "Ja/Nein" - Infrarot Präsenz/Bewegungsmelder prüfen, ob es Wärmeverschiebungen zwischen den einzelnen "Facetten" des Sensors gibt.
  • Melder/Schwellwert-Schalter: Ist ein Wert (Feuchtigkeit/Widerstand, Kapazität, Helligkeit, CO, CO2, Hitze...) über einer bestimmten Schwelle: Ja/Nein - Vergleicht einen Voreingestellten Wert mit einem gegebenen.
• Messsensoren:
  • Wasserstandsanzeiger: Welche Wasserhöhe ist im Blumentopf? [z.B. % auf einer Skala zwischen "Leer" und "Voll"]
  • Helligkeit: Wie viel Licht fällt auf einen Sensor? [z.B. % des Messspektrums (min/max), Lumen, Lux]
  • CO2/CO-Melder: Wie viele Partikel Kohlenstoffdioxid bzw. Kohlenstoff-Monoxid befinden sich in der Luft? [z.B. ppm - Parts per Million]
  • Thermometer: Welche Temperatur misst der Sensor [z.B. °C]
  • GNSS (Global Navigation Satellite System): An welcher Position befindet sich mein Sensor [z.B. ° Länge/Breite] (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou)
  • Stromzähler: Wie viel elektrische Leistung wird in einem Stromkreis umgesetzt [z.B. Watt]
  • Mikrofon: In welcher Frequenz und Impulsivität treffen Schallwellen auf die Membran auf? [z.B. Elektrische Spannung]
  • Kamera: Mit welcher Intensität kommt Licht bei den einzelnen Sensorzellen (Rot/Blau/Grün) an? [z.B. RGB-Wert je Pixel]

Abgeleitete Schlussfolgerungen

• Zeitpunkt: Wann wurde der Schalter gedrückt?
• Dauer: Wann und Wie lange wurde ein Taster gedrückt?
• Fehler: Kontakt gedrückt? Ist die mechanische erzwungene Logik erfüllt - oder gibt es eine Störung im Messsystem?
• Zwangshandlung: Durch die Verbindung von Sensoren können Zwangshandlungen ausgelöst werden: z.B. kann die Tür einer geschlossenen Einrichtung "nur" geöffnet werden, wenn ein entsprechender Taster gedrückt wird. Der Holzspalter agiert "nur", wenn beide Hände einen Kontakt bedienen.

Prävention

• Welche (kausalen, symptomatischen) Interventionsmassnahmen zur Sturzprävention gibt es?
• Externe Ressourcen, Umgebungsbezogen, z.B. Stolperfallen entfernen, Haltemöglichkeiten schaffen,
• Externe Ressourcen, Sozial: z.B. Wandergruppen etc.
• Interne Ressourcen, z.B. Sensomotorische Ressourcen stärken

Alltagsnutzen

• Welcher Alltagsnutzen kann aus einem System gezogen werden, z.B.
  • Bewegungsförderung (Gamification, Anreizsysteme)
  • Automatisierung des Nachtlichts

Risikoanalyse

• Wie kann das Sturzrisiko eingeschätzt werden? z.B. Timed Up-and-Go

Szenarienerkennung

• Hilferufsysteme – Der Mensch erkennt Hilfssituationen und leitet Hilfe ein (z.B. Hausnotrufgeräte, Notfalltasten am Telefon, Rettungsleitstelle, Mitmenschen)
• Aktivitätsmonitoring – Verhalten wird bewertet und bei Abweichungen von der „Normalität“ wird eine Handlung eingeleitet (z.B. Wenn die Rolladen im Nachbarhaus nicht hochgezogen wurden, obwohl kein Anzeichen für einen Urlaub vorliegt).
• Dezidierte Sturzerkennungssystemeg – Syteme, die auf die Erkennung von Stürzen ausgerichtet sind.

Alarmierung

• Wer wird Alarmiert? (Angehörige, Hausnotrufzentrale, Rettungsleitstelle?)
• Wie wird Alarmiert?
  • Alarmgebendes Gerät: Hausnotrufgerät, Middleware, ...
  • Infrastruktur: Mobilfunknetz, Festnetz, Internet, NB-IoT, LoraWAN...
• Wie werden Fehlalarme unterdrückt?
  • Verzögerungen, Korrekturen

Hilfeleistung

• Wer leistet Hilfe?
• Mit welcher Unterstützung?

Memo:

Transparenz über das Messprinzip lässt grundsätzliche Überlegungen zu, was genau gemessen wird. Auf dieser Basis können Szenarien angedacht werden, bei denen die Sensorik an ihre Grenzen kommt und unerwünschte Alarme auslöst - oder tatsächliche Stürze nicht erkennt. In der Praxis verwendete Messgrössen sind:

• Kapazitätsmessung
• Infrarot-Strahlung (IR, Wärmestrahlung)
  • Aktiv - Licht (IR-Strahlung) wird ausgesendet und wieder empfangen.
  • Passiv - Licht (IR-Strahlung) wird lediglich empfangen
• Beschleunigung
• Radar (z.B. "WLAN-Modulation")
• Schaltschwelle (z.B. Kontaktmatten, Manueller Notruf in Abhängigkeit einer menschlichen Einschätzung)
• Luftdruck

Binäre Daten

Im Alltag wünschen wir uns häufig binäre Daten: "Ist jemand gestürzt - ja (=1) oder nein (=0)?". Die Antwort ist für uns unmittelbar Handlungsleitend. In der fachlichen Reflexion müssen wir aber berücksichtigen, dass die Definition des Sturzes erfüllt sein muss (Dynamik=1, Endpunkt=1, Absicht=1). Die Grauzone zwischen 1 bzw. 0 sorgt dafür, dass wir eine andere Einschätzung als der Sensor haben können. Das führt häufig zu unerwünschten Effekten.

Transfer

• Dynamik: Der Sturz ist ein dynamisches Ereignis
• Endpunkt: Der Sturz endet mit einem aufkommen auf einer tieferen Ebene.
• Absicht: Das Sturzereignis ist unbeabsichtigt eingetreten.

Relevanz: Die Art der Platzierung hat verschiedene Auswirkungen, z.B.

• Energieversorgung
• Kontinuität der Erfassten Daten
• Manipulationsmöglichkeiten

Wearables

• Armband (z.B. Oberarm, Handgelenk)
• Halskette
• Gürtelgerät
• Fussfessel (z.B. Oberschenke, Fussgelenk)
• Hosentasche (z.B. Schlüsselanhänger)

Festinstallation

• Unter dem Fussboden
• Fussbodenleiste
• An der Wand
• An der Decke

Wir erwarten von Sturzerkennungssystemen, dass sie "funktioniert": Es soll eine hohe Güte haben. Stürze sollen erkannt werden - und Falschalarme soll es nicht geben. Wie kann das konzeptionell realisiert werden?

Wenn wir die Absicht (oder darüber hinausgehende Hintergründe) eines Sturzes nicht kennen, haben sowohl Menschliche als auch technische Systeme, länger zu beobachten oder durch nachfragen zusätzliche Daten zu erheben. Diese Nacherhebung führt zu Verzögerungen - kann jedoch als Instrument genutzt werden, um Falschalarme zu unterdrücken. Für die Reflexion von Reichweite und Grenzen von Lösungen ist es hilfreich, die Mechanismen der Falschalarmunterdrückung zu kennen. Möglichkeiten der Falschalarmunterdrückung sind:

• Zeitliche Verzögerung zur Nachbeobachtung (z.B. "Bleibt eine gestürzte Person liegen - oder steht sie wieder auf?")
• Nacherhebung zusätzlicher Daten (z.B. mit dem Hausnotrufgerät in die Wohnung telefonieren und nachfragen bzw. nachschauen)
• Einsatz redundanter Mechanismen (z.B. Ein Sturz wird nur erkannt, wenn sowohl Sturzerkennungssystem 1 als auch Sturzerkennungssystem 2 einen Sturz auslösen)

• Wearables (tragbare Systeme)
• Beschleunigungsmessung / Accelerometer
  • z.B. Armband, Halsband- und Gürtelsensoren
  • z.B. Smart-Watches
  • z.B. Smartphones
• Umgebungsbezogene Systeme
  • Optische Systeme
    • Passive Infrarot-Sensoren (Präsenz- und Bewegungsmelder)
      • Middleware: escos: Copilot
      • Lichtschalter: Granyguard
      • Wandmontiert: Infsoft
    • Aktive InfrarotSensoren
      • Wand/Deckensensor: Cogvis: Fearless
      • Fußbodenleiste: nevisQ (Youtube)
    • Laser-Scanner (Forschungsprojekt)
    • Kameras (Forschungsprojekt)
    • Radiowellen: Walabot
    • Wärmebildkameras (Multisensor)
  • Akustische Systeme
  • Kapazitive Systeme: (Futureshape: SensFloor