Forschungsprojekt - SonicSentinel

 

Die im Projekt entwickelte Technologie soll hingegen in der Lage sein, akustische Signale wie z.B. Rufen, Wimmern oder Husten zu unterscheiden und zu klassifizieren. So kann eine Gefahrensituationen bzw. einen Bedarf an Unterstützung zuverlässig erkannt und dem Pflegepersonal zeitnah gemeldet werden. Um die Privatsphäre der Patienten zu gewährleisten, filtert das System nur die informationsrelevanten Signalanteile des Schalls zur Analyse heraus. Methode.

Im Projekt SonicSentinel kommen aktuelle Verfahren zur akustischen Ereigniserkennung, Sprachanalyse und Spracherkennung zum Einsatz, um Gefahrensituationen und Hilfebedarf zu identifizieren. In enger Zusammenarbeit mit den assoziierten Pflegeeinrichtungen des Projekts wurden in einem ersten Schritt Gefahrensituationen definiert. Über Experteninterviews wurde festgestellt, welche Ereignisse im Bereich der Pflege als besonders gefährlich eingestuft werden und welche Ereignisse häufig zu Fehlalarmen führen (z.B. Donner). Im nächsten Schritt wurden Lautäußerungen und potentiell gefährliche Ereignisse wie Schreie, Wimmern, Stürze etc. akustisch aufgezeichnet. Insgesamt wurden über einen Zeitraum von 12 Monaten 9048 Stunden Audiomaterial gewonnen. Im Anschluss annotierten Wissenschaftler am Fraunhofer IDMT-HSA in Oldenburg das Material unter Berücksichtigung ethischer Gesichtspunkte per Hand und generierten so Trainingsmaterial für die Entwicklung von automatischen Erkennern. 

Für die Detektion und Klassifikation der Ereignisse wurden Verfahren zur Merkmalsextraktion, die Erkennerverfahren selbst und die Fusion von Erkennerergebnissen zur Notfallmodellierung angewendet. Eine besondere Herausforderung bestand in der Entwicklung von Signalverarbeitungsstrategien, die auch in akustisch schwierigen Umgebungen wie Umgebungsgeräuschen oder Raumhall robust arbeiten. Die entwickelten Algorithmen wurden anschließend auf eine dezentrale eingebettete Plattform integriert und Schnittstellen zur Auswertung und Übertragung der Klassifikationsergebnisse geschaffen. Das bestehende Schallwächtersystem der Ilper-Elektronik wurde im Rahmen des SonicSentinel-Projekts von Grund auf neu digital umgesetzt und um die Erkennerfunktionalität und Schnittstellen zur Kommunikation mit marktüblichen Lichtrufsystemen erweitert.

 

Ergebnis

Die im Projekt erhobenen anonymisierten Daten ermöglichen weiterreichende Erkenntnisse zu krankheits- oder altersspezifischer Verhaltensweisen und Bedürfnisse im Pflegebereich. Über Experteninterviews wurden zudem technologische Bedarfe seitens des Pflegepersonals ermittelt und Kriterien zur Maximierung der Nutzerakzeptanz erarbeitet. So wurde beispielsweise zusätzlich zur Auswertung und Übertragung der Klassifikationsergebnisse eine Schnittstelle zur Visualisierung geschaffen. Neben der üblichen Anzeige des Lichtrufs im Dienstzimmer werden nun zusätzliche Informationen zur Art des Notfalls anzeigt. Dies verringert Reaktionszeiten des Pflegepersonals und erhöht gleichzeitig die Pflegequalität. 

 

Derzeit arbeiten die Ereigniserkenner bei fünfzehn Klassen (u.a. Atmung, Husten, Jammern, Lachen, Möbelrücken, Glasbruch, Niesen, Reden, Schnarchen, Schreien, Medien, Türschlagen, Verkehr) mit einer Gesamtklassifikationsrate von 78,1%. 

SonicSentinel soll künftig in mit einer Grundausstattung für die stationäre Pflege ausgeliefert werden. Darüber hinaus ist geplant, zusätzliche Erkennermodule über einen Webshop anzubieten, die Anwender über austauschbare SD-Karten in das System laden können. 

 

Die Anbindung von SonicSentinel an marktübliche Lichtrufsysteme ist unproblematisch und erfolgt herstellerunabhängig. Durch den konsequent modularen Aufbau der verwendeten Erkennertechnologie und die Vielseitigkeit der verwendeten Hardwarekomponenten kann die Funktionalität je nach Anwendungsgebiet und Kundenwunsch erweitert werden. Auch können für die entwickelte Technologie weitere Anwendungsgebiete erschlossen werden, die nicht im Fokus des Projekts liegen. Innovativ 

 

Das ambient verbaute akustische Monitoring ist ein neuartiges Verfahren in der stationären und häuslichen Pflege. Im Bereich technischer Assistenzsysteme existiert zwar eine Vielzahl von Ansätzen und Forschungsprojekten zum (Tele-) Monitoring älterer Menschen, jedoch nicht unter schwerpunktmäßigem Einsatz von akustischer Signalanalyse.

 

Niedersächsischer Gesundheitspreis 2012

Die Arbeit des Konsortiums wurde am 21.11.2012 mit dem Niedersächsischen Gesundheitspreis ausgezeichnet.