Effect of Co-Alarming of Monitor Alarms on the Response Time and Accuracy of Recognition of Novel Hemodynamic Alarms

In den hochriskanten Umgebungen von Krankenhäusern, in denen Monitore piepen und blinken, um auf eine sich ändernde Verfassung eines Patienten hinzuweisen, ist der Klang eine lebenswichtige Sprache. Diese akustischen Alarme sind darauf ausgelegt, den Lärm einer belebten Station zu durchbrechen und Ärzte sowie Pflegekräfte vor lebensbedrohlichen Veränderungen der Herzfrequenz oder des Blutdrucks eines Patienten zu warnen. Wenn jedoch zu viele Geräte gleichzeitig Töne von sich geben oder wenn die Klänge selbst schwer voneinander zu unterscheiden sind, können das menschliche Ohr und das Gehirn jedoch überfordert werden. Dieses Phänomen, bekannt als Alarmmüdigkeit (Alarm Fatigue), tritt auf, wenn das medizinische Personal an einen ständigen Strom von Warnmeldungen gewöhnt ist und dadurch möglicherweise ein kritisches Signal übersieht oder zu langsam reagiert. Die Herausforderung für Ingenieure und medizinische Forscher besteht darin, Klänge zu entwerfen, die nicht nur laut genug sind, um gehört zu werden, sondern auch so strukturiert sind, dass das Gehirn sofort erkennt, was das Problem ist und wie dringlich die Situation ist, selbst wenn konkurrierende Geräusche präsent sind.

Ein Forschungsteam setzte sich zum Ziel, einen neuen Ansatz für diese kritischen Töne zu testen, wobei der Fokus darauf lag, wie die Struktur eines Alarms die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Identifizierung beeinflusst. Sie entwickelten neue akustische Signale für die Herzfrequenz und den Blutdruck, die auf Prinzipien des menschlichen Gehörs basieren – insbesondere unter Verwendung von Klängen, die das repräsentierte physiologische Ereignis intuitiv nachahmen. Für die Herzfrequenz bauten sie ein „Lub-Dub“-Geräusch ein, das einen Herzschlag imitiert, gefolgt von einer schnellen Tonsequenz, um die Dringlichkeit anzuzeigen, und schließlich eine Tonhöhe, die steigt oder fällt, um zu signalisieren, ob das Herz zu schnell oder zu langsam schlägt. Sie testeten diese neuen Klänge neben den Standardalarmen, die derzeit von führenden Medizintechnikherstellern verwendet werden und oft ähnliche melodische Strukturen aufweisen. Das Ziel war zu sehen, ob diese wahrnehmungsorientierten Designs auch dann klar und unterscheidbar bleiben, wenn die vertrauten, proprietären Alarme gleichzeitig ertönen.

Um diesen Test durchzuführen, brachten die Forscher neununddreißig gesunde Erwachsene in ein ruhiges Labor. Bei den Teilnehmern handelte es sich nicht um medizinisches Fachpersonal, aber sie wurden gebeten, eine Aufgabe auszuführen, die die mentale Belastung eines geschäftigen klinischen Umfelds simulierte. Während sie Kopfhörer trugen, hörten sie auf spezifische Alarme und mussten identifizieren, ob sie eine hohe oder niedrige Herzfrequenz oder einen hohen oder niedrigen Blutdruck hörten. Um die Aufgabe anspruchsvoller und realistischer zu gestalten, mussten die Teilnehmer zusätzlich eine sekundäre visuelle Aufgabe auf einem Computerbildschirm ausführen, indem sie eine Taste drückten, wann immer ein bestimmter Buchstabe erschien. Dieser Dual-Task-Aufbau stellte sicher, dass ihre Aufmerksamkeit geteilt war, ganz ähnlich wie bei einem Kliniker, der einen Patienten überwacht, während er andere Aufgaben erledigt. Die Alarme wurden in zwei Hauptszenarien abgespielt: erstens isoliert und zweitens gemischt mit den Standardalarmen von General Electric und Philips, die als konkurrierende Hintergrundgeräusche dienten.

Die Ergebnisse zeigten, dass das Gehirn verschiedene Arten von medizinischen Alarmen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verarbeitet. Wenn die neuen Herzfrequenzalarme allein abgespielt wurden, brauchten die Teilnehmer länger, um sie zu identifizieren, als bei den neuen Blutdruckalarmen. Im Durchschnitt war die Reaktion auf die Herzfrequenzklänge 763 Millisekunden langsamer. Die Forscher fanden heraus, dass diese Verzögerung wahrscheinlich auf das Timing der Informationen innerhalb des Klangs zurückzuführen ist. Die Blutdruckalarme lieferten ihre wichtigsten Hinweise direkt zu Beginn, was eine schnellere Entscheidung ermöglichte. Im Gegensatz dazu mussten die Hörer bei den Herzfrequenzalarmen warten, bis sich die gesamte Tonsequenz entfaltet hatte, bevor die Richtung der Veränderung – ob das Herz schneller oder langsamer schlug – deutlich wurde.

Als die Forscher die konkurrierenden Alarme der großen Hersteller einführten, erhöhte sich der Schwierigkeitsgrad für alle Beteiligten. Die Anwesenheit dieser Hintergrundtöne verlangsamte die Reaktionszeiten der Teilnehmer um 89 Millisekunden und reduzierte ihre Genauigkeit um 4 Prozent. Dieser Leistungsabfall deutet darauf hin, dass selbst gut konzipierte neue Klänge durch den bestehenden Lärm in Krankenhäusern teilweise überlagert werden können. Die Studie deckte jedoch auch eine spezifische Nuance auf, wie die Richtung des Klangs von Bedeutung war. Wenn der Herzfrequenzalarm eine steigende Herzfrequenz anzeigte, machte die Anwesenheit eines konkurrierenden Alarms die Reaktion um 183 Millisekunden langsamer. Im Gegensatz dazu war die Verzögerung, wenn der Alarm eine fallende Herzfrequenz anzeigte, mit nur 4 Millisekunden vernachlässigbar. Dieser Unterschied scheint mit der Frequenz der Klänge zusammenzuhängen; die steigende Tonhöhe des schnellen Herzfrequenzalarms besetzte einen ähnlichen Frequenzbereich wie die Standardalarme mit hoher Priorität der Hersteller, was dazu führte, dass sie sich stärker gegenseitig störten als die tieferen Töne des langsamer werdenden Herzschlags.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass diese neuen Alarmdesigns zwar vielversprechend sind, aber noch nicht perfekt für die chaotische Realität eines Krankenhauszimmers sind. Die Ergebnisse legen nahe, dass der Zeitpunkt, an dem ein Klang seine kritischsten Informationen liefert, ebenso wichtig ist wie der Klang selbst. Durch das Voranstellen der dringendsten Hinweise („Front-loading“) könnten Designer potenziell Kliniker dabei unterstützen, schnellere Entscheidungen zu treffen. Die Forschung hebt zudem hervor, dass die spezifische Tonhöhe und Frequenz eines Alarms darüber entscheiden können, ob er im Lärm anderer Geräte untergeht. Obwohl die im Labor beobachteten Verzögerungen in Bruchteilen von Sekunden gemessen wurden, kann selbst ein kurzes Zögern im klinischen Alltag die Patientenversorgung beeinflussen. Die Autoren schlagen vor, dass sich zukünftige Arbeiten darauf konzentrieren sollten, diese Klänge zu verfeinern, um sicherzustellen, dass sie auch dann unterscheidbar und erkennbar bleiben, wenn es im Krankenhaus am lautesten ist, und dass diese Designs schließlich mit tatsächlichem medizinischem Fachpersonal getestet werden sollten, um ihre Wirksamkeit in realen Szenarien zu bestätigen.