Kunnen smartwatches ziektes detecteren?

Het begon met een getal. Elke ochtend check ik op mijn sporthorloge mijn hartritmevariabiliteit (HRV). Als amateur-loper is dat mijn kompas, een indicatie van mijn herstel en fysieke paraatheid. Maar tijdens een verblijf in Griekenland stortte die HRV van de ene op de andere dag dramatisch in. Normaal is zo’n dip een kortstondig protest, na een zware dag, een glas te veel of een griepje. Snel opgelost met rust. Maar nu kleurde de curve wekenlang dieprood. Het bleek een voorbode voor meer onheil. Ik ging slechter slapen en sleepte overdag een loden vermoeidheid mee. Ik wist dat er iets aan de hand was, maar niet wat.

Na thuiskomst bracht een bloedtest de waarheid aan het licht: ik had het Westnijlvirus opgelopen. Dat manifesteert zich vaak asymptomatisch. Mijn immuunsysteem voerde een bittere strijd, en het gadget aan mijn pols merkte dat toen ik mezelf nog kiplekker voelde. Hoe detecteerde mijn Garmin een exotisch virus? En hoe ver staan we af van een wereld waarin draagbare technologie – ofte wearables – de huisarts voor is?

Pre-symptomatisch

Even terugkoppelen. Wat meet HRV precies? Een hart tikt niet met de regelmaat van een metronoom. Bedraagt je hartslag zestig slagen per minuut, dan slaat het niet exact elke seconde. Er zitten minieme variaties in de tijdspannen tussen hartslagen: de ene keer 0,92 seconden, de volgende 1,05, dan weer 0,88. Dit fluctueren van de tijdsintervallen in milliseconden is de hartritmevariabiliteit. ‘HRV is gelinkt aan je interne cardiovasculaire regelaar’, zegt Jean-Marie Aerts. Als hoofd van de onderzoeksgroep M3-BIORES (Meet, modelleer & manage bioresponses), onderdeel van het departement Biosystemen aan de KU Leuven, bestudeert hij hoe we signalen uit het menselijk lichaam kunnen decoderen met technologie.

‘Je lichaam vertoont voortdurend sympathische reacties – vlucht-of-vechtreflexen – of het tegenovergestelde, parasympathische, waarbij je tot rust komt. HRV is een maatstaf van die twee, een graadmeter voor hoe je lichaam omgaat met stress in de breedste zin van het woord.’ In een gezond, uitgerust en fysiek fit lichaam gedijt het parasympathische zenuwstelsel prima. Je hart luistert naar de subtiele signalen van je ademhaling, wat resulteert in een hoge variabiliteit tussen de slagen. Simplistisch gesteld: een hoge HRV is het biometrische equivalent van een auto met een vlijmscherpe stuurinrichting, klaar om direct te reageren op elke bocht in de weg.

Maar zodra een indringer binnenbreekt, zoals het Westnijlvirus, verandert de fysiologische dynamiek radicaal. Lang voordat het immuunsysteem de zware kanonnen bovenhaalt – koorts of spierpijn – bemerkt het autonome zenuwstelsel de dreiging. Het sympathische zenuwstelsel neemt over en mobiliseert voor de naderende strijd. Het hart wordt in een strakker, rigider regime gedwongen om efficiënt bloed en immuuncellen rond te pompen. Gevolg? De milliseconden tussen de hartslagen worden nagenoeg identiek.

Dit vormt de biologische basis voor wat wetenschappers ‘pre-symptomatische detectie’ noemen. Het horloge meet deze parameters bij voorkeur tijdens de diepe slaap, omdat het lichaam dan vrij is van verstorende invloeden. Denk aan beweging, emoties of cafeïne. Tijdens de slaap gebeurt er veel belangrijks in ons lichaam: beschadigde weefsels worden hersteld, afvalstoffen afgevoerd en info in het geheugen opgeslagen. Maar als de HRV in die herstelfase ongewoon laag blijft, heeft het lichaam geen tijd voor dat soort onderhoud. Het is aan het vechten. Dat is wat met mij gebeurde in Griekenland.

Pandemie

Mijn anekdotisch geval is een pixel in een breder plaatje. De afgelopen jaren bestudeerden wetenschappers hoe wearables fungeren als een soort medische glazen bol. Tijdens de covid-19-pandemie kwam dat onderzoek in een stroomversnelling. Plots zaten miljoenen mensen thuis met een geavanceerd biometrisch laboratorium om hun pols, terwijl overheden en ziekenhuizen zochten naar manieren om besmettingshaarden sneller op te speuren en in te dammen.

Uit verschillende studies blijkt HRV een vroeg waarschuwingssignaal voor virale infecties. Onderzoekers van de Mount Sinai School of Medicine in New York rustten honderden zorgverleners uit met een Apple Watch. Uit de subtiele nachtelijke veranderingen in de HRV konden ze het begin van een infectie signaleren tot zeven dagen voor een positieve test. Ook in een studie van de University of Stanford vertoonden data van smartwatches bij het gros van positieve covidgevallen fysiologische afwijkingen.

In 2021 ging de University of Stanford een stap verder. De onderzoekers kregen uitzonderlijk toestemming om 49 gezonde vrijwilligers bloot te stellen aan een griep- of verkoudheidsvirus en hielden hen in de gaten met een smartwatch. Eerst lieten ze elke vrijwilliger een persoonlijke basislijn opbouwen. Uit analyse van duizenden datapunten bleek dat de hartslag van besmette proefkonijnen al zes tot zeven uur na de infectie steeg, terwijl de HRV na zeven tot negen uur veranderde.

Een systematische review van studies concludeerde dat smartwatches infecties kunnen detecteren tussen een en veertien uur voor de eerste symptomen. Tegelijk benadrukte diezelfde review de beperkingen van het huidige onderzoek: veel studies zijn klein, retrospectief en gebaseerd op weinig diverse populaties. Zo werd de eerstgenoemde Stanford-studie uitgevoerd op slechts 32 geïnfecteerde personen. Bovendien liep de nauwkeurigheid sterk uiteen tussen verschillende studies.

Nochtans zijn de theoretische mogelijkheden bij een volgende pandemie gigantisch. Zo analyseerde het onderzoeksinstituut Scripps data van 47.000 Fitbit-gebruikers in vijf Amerikaanse staten. Wanneer groepen mensen in een regio een verhoogde hartslag vertoonden, bleek vaak een griepuitbraak te volgen.

In een modellenstudie berekenden wetenschappers van de Texas A&M University, de University of Stanford en de Finse Universiteit van Aalto het effect van deze fysiologische rookmelders. Virussen zijn op hun besmettelijkst vlak voordat de patiënt zich daadwerkelijk ziek voelt: luidens studies werden 44 procent van de covid-19-infecties overgedragen door personen zonder symptomen. Stel: je horloge geeft je ’s ochtends een melding. Hoewel je je gezond voelt, besluit je preventief een zelftest te doen, een masker op te zetten op de trein, van thuis te werken of je bezoek aan je oma uit te stellen. Gevolg: de transmissieketen stort in mekaar. Volgens de simulaties daalt de overdracht van ziekte met veertig tot 65 procent als mensen tijdig maatregelen nemen, voldoende om het reproductiegetal van een virus onder de een te krijgen. Zo dooft een pandemie snel uit, zonder verlammende lockdowns.

Losjes om de pols

Allemaal een smartwatch dan maar? Volgens Peter Peumans, hoofd technologie en gezondheid bij het Leuvense onderzoekscentrum imec, is het niet zo simpel. ‘De eerste generatie wearables was teleurstellend’, stelt hij. Peumans leidt de imec-afdeling die de technologie afstemt op de noden van de gezondheidszorg. Volgens hem knelt het schoentje vandaag op twee plekken: de hardware (de technologie) en de software (de algoritmes).

Het eerste probleem is de manier waarop smartwatches meten. ‘De huidige sensoren doen relatief rudimentaire metingen’, zegt Peumans. ‘Het horloge hangt vaak losjes om de pols en meet door licht in de huid te stralen en te kijken hoeveel daarvan geabsorbeerd wordt.’ Daardoor is de meting vaak niet accuraat genoeg voor medische doeleinden. Imec werkt aan een nieuwe generatie optische sensoren die zogenoemde speckle-metingen doen. Peumans: ‘Omdat licht een golf is, veroorzaakt een laserstraal op de huid een specifiek intensiteitspatroon. Dat patroon is extreem gevoelig voor beweging in de haarvaten en het uitzetten van de bloedvaten. Zo krijgen we veel meer informatie over wat er gebeurt tijdens een hartcyclus. Daarmee kun je op termijn niet alleen het hartritme, de HRV en de ademhaling veel nauwkeuriger meten, maar ook complexere parameters, zoals bloeddruk in real time.’

De tweede tekortkoming, aan de datakant, is hardnekkiger. ‘We kunnen nog niet echt gesofisticeerde data interpreteren en verschillende gegevensstromen aan elkaar linken om zinnige conclusies te trekken’, zegt Peumans. Concreet: een specifieke diagnose ontbreekt vaak. De smartwatch ziet wel fysiologische stress, maar kent de oorzaak ervan niet. Neem nu HRV. Bij mij daalde die omwille van een virus. Maar evengoed hebben stress, fysieke inspanning, slechte slaap, alcohol, reizen of hormonale schommelingen invloed.

Daardoor blijft de positive predictive value (PPV) ondermaats. Dat is de kans dat een positieve meting ook daadwerkelijk klopt. ‘Die is dikwijls slechts tien of twintig procent’, zegt Peumans. Met andere woorden: acht op de tien alarmen zijn loos. Zeker in grote populaties zijn zulke valse positieven een serieus probleem. ‘Ik denk dat het momenteel geen goed idee is om de seizoensgriep in te perken door mensen met een lage HRV thuis te houden’, zegt hij. ‘Als negentig procent van de mensen zonder reden thuisblijft, heeft dat een impact op de productiviteit.’ Er is nog een tweede reden waarom de PPV omhoog moet. ‘Anders zouden mensen negatief testen en niet begrijpen waarom het alarm ging.’

De sleutel zit volgens Peumans en Jean-Marie Aerts in het combineren van verschillende datastromen en variabelen. ‘Bijvoorbeeld door hartslag niet op zichzelf te bekijken, maar die te koppelen aan fysieke activiteit’, legt Aerts uit. ‘Zo kan je het stukje van de hartslag dat niét gelinkt is aan beweging – maar pakweg aan mentale belasting of ziekte – eruit filteren. Op die manier sluit je dingen uit en word je specifieker.’ Bij covid-19 is bijvoorbeeld niet enkel HRV van belang, maar ook ademhalingsfrequentie.

AI speelt daarin een grote rol. Algoritmes helpen om patronen te herkennen en ziektes te onderscheiden. ‘We kunnen al veel data genereren en de analysemethodes gaan erop vooruit’, zegt Aerts. Maar hij waarschuwt ook: ‘Machinelearning is krachtig, maar ook een black box. Je kan variabelen meten, maar die vertalen naar de fysiologie erachter is een ander verhaal.’ Volgens hem ligt daar de uitdaging. ‘Vandaag is het vaak nog so what? Hartslag, stappen: data die weinig zeggen voor de gebruiker. Hoe maken we die relevant voor sporter, coach, arts of kinesist? Daarover gaat ons onderzoek: hoe we van ruwe data naar wat in het Engels actionable advice heet, advies waar je concreet iets mee kunt.’

Parkinson

De mogelijkheden van wearables beperken zich niet tot infectieziekten. Zo analyseerden onderzoekers van de University of Cardiff data van honderdduizend mensen die een week lang een smartwatch droegen. De vorsers ontdekten dat de eerste tekenen van de ziekte van Parkinson tot zeven jaar voor de klinische diagnose te detecteren vallen. De sensoren registreerden subtiele afwijkingen in het wandelpatroon, te klein om zelf op te merken. Dat zou in de toekomst vooral waardevol kunnen zijn om mensen in een vroege fase van de ziekte te werven voor klinische studies. Nu stromen ze vaak pas in wanneer er al hersenschade is.

In het universitair ziekenhuis van Lausanne kregen patiënten voor een operatie een smartwatch mee naar huis. Na zo’n ingreep kunnen complicaties opduiken, longproblemen als gevolg van langdurige verdoving. Die komen het vaakst voor bij patiënten met onderliggende hartproblemen die bij standaardonderzoek onder de radar blijven. De artsen konden zo de mogelijke risico’s beter inschatten.

Een andere studie, uitgevoerd op vierduizend patiënten van het universitair ziekenhuis van Bern, legde bloot dat HRV dient als vroeg waarschuwingssignaal voor uiteenlopende aandoeningen. Patiënten met een ongewoon hoge en grillige HRV kregen later vaker beroertes, terwijl een lage HRV meer voorkwam bij mensen die later een depressie ontwikkelden. Ook bij stofwisselings-, hart- en vaatziekten en endocriene aandoeningen stelden de onderzoekers afwijkende HRV-patronen vast.

Het blijft niet bij horloges. Peumans gelooft ook in slimme pleisters. ‘Momenteel dragen vooral diabetici zo’n pleister die voortdurend glucose meet, met een klein naaldje in de huid. Maar diabetes is in zekere zin een spectrum. Als je cellen minder vlot glucose opnemen, dan kan dat leiden tot diabetes en aderverkalking. Dat laatste zorgt voor meer ontstekingen, wat op zijn beurt het risico op kanker verhoogt. Er is ook een link tussen je glucosemetabolisme en het risico op alzheimer. Iedereen heeft dus baat bij een zo laag mogelijke insulineresistentie.’

Geen momentopname

Momenteel monitort niemand in Vlaanderen de HRV’s van burgers. Sciensano, het Belgisch instituut voor volksgezondheid, geeft aan geen onderzoek te doen naar wearables voor de vroege detectie van infectieziekten. Toch vormt draagbare technologie mogelijk het fundament van een nieuw soort gezondheidszorg: een meer gepersonaliseerd systeem dat voortdurend in real time monitort, waarbij AI patronen en afwijkingen herkent. Een bloedtest of een consultatie bij de huisarts is een momentopname, een snapshot. Een smartwatch toont de hele film.

Cruciaal daarbij is de referentiewaarde: niet langer de populatienorm, maar een persoonlijke basislijn. Zo geldt een hartslag tussen zestig en honderd slagen klassiek als de norm, maar individuele rusthartslagen kunnen sterk variëren. Belangrijker dan die brede bandbreedte is de evolutie van een persoon doorheen de tijd. Denk aan iemand wiens hart zestig keer per minuut bonkt. Een rusthartslag fluctueert volgens de mediaan slechts met drie slagen per minuut. Stijgt die opeens naar zeventig, dan lijkt er volgens de normen niets aan de hand. Maar zo’n afwijking kan, zelfs binnen de normale grenzen, een vroeg signaal zijn. Datzelfde principe geldt ook voor slaap en andere parameters.

In die continue monitoring zit de kracht. Vroege detectie verhoogt bij veel aandoeningen de kans op een betere uitkomst. Zo ook bij hartziekten. Sinds 2018 beschikt de Apple Watch over een elektrocardiogramfunctie. In een studie screende de University of Stanford de gegevens van 400.000 mensen met zo’n horloge. Bij de meesten waarbij het horloge een onregelmatige hartslag detecteerde, stelden dokters later atriumfibrillatie vast. Die aandoening, waarbij het hart zonder waarschuwing onregelmatig begint te kloppen, is een belangrijke risicofactor voor beroertes.

Zo schuiven we op naar een meer preventieve gezondheidszorg. ‘Tegelijk is er evolutie aan de therapeutische kant’, zegt Peumans. ‘Zoals cholesterolmedicatie die de LP(a)-waarden kan aanpakken, het erfelijk deeltje dat je niet kan beïnvloeden met dieet of beweging. Dat is bijna gentherapie. Er zullen alsmaar meer van zulke medicijnen komen, ook omdat AI-tools de ontwikkeling ervan versnellen.’ Vroege detectie via wearables en gerichte behandeling versterken elkaar zo.

Zakenmodel

Hoe gaat het concreet in z’n werk? Krijgt de gebruiker een melding om naar de dokter te gaan? Of vloeien data rechtstreeks naar het zorgsysteem? ‘Daarin zijn verschillende opties mogelijk’, zegt Aerts. ‘De technologie maakt het al mogelijk om analyses op een sporthorloge uit te voeren en meteen meldingen te geven. Voor sommige toepassingen zal het logischer zijn dat gegevens naar de cloud of rechtstreeks naar een zorgverlener gaan.’ Peumans ziet een toekomst waarin een horloge een persoonlijke risico-inschatting maakt op basis van bloeddruk, hartslag en BMI. ‘Je dokter doet eigenlijk hetzelfde: op basis van cholesterol en andere waarden schat die het risico op een cardiovasculair incident in.’

Zover is het nog niet. Volgens Aerts vraagt het een mentaliteitswijziging binnen de gezondheidszorg. ‘Vandaag lopen veel huisartsen nog niet warm voor wearables’, zegt hij. ‘De belangrijkste reden is dat de toestellen nog niet medisch gecertificeerd zijn – en dus onvoldoende betrouwbaar. Maar ook omwille van het zakenmodel. Gaan artsen een wearable voorschrijven? Wat is het verdienmodel als mensen daardoor minder vaak naar de dokter gaan? Dat is nog niet helder.’

De potentiële meerwaarde ligt ook in opvolging. Zo kunnen we wearables inzetten bij patiënten met chronische aandoeningen, die zich vandaag niet altijd goed ondersteund voelen. Of ze laten dokters toe patiënten vanop afstand te monitoren, bijvoorbeeld na een ingreep. Dat zou de druk op de gezondheidszorg verminderen. Een voorbeeld zijn hartpatiënten. Sinds 2025 betaalt het RIZIV telemonitoring na hartfalen terug. Waar patiënten vroeger in het ziekenhuis moesten blijven, krijgen ze nu soms een patch die vitale parameters meet.

Peumans kan zich inbeelden dat wearables op een bepaald moment ook economische voordelen bieden. ‘Als zo’n toestel een verzekerde goedkoper maakt, waarom zou de verzekeraar het dan niet aanbieden aan zijn klanten?’ Misschien bestaat er wel een toekomst waarin we een smartwatch krijgen van de overheid? Al blijft privacy een bezorgdheid. Wearables genereren gigantische hoeveelheden potentieel gevoelige gezondheidsdata. Die moeten geïntegreerd worden in bestaande gezondheidsdossiers. Gegevensbescherming en anonimiteit zijn vooralsnog barrières.

Dat veel aanbieders van wearables Amerikaanse techgiganten zijn, maakt het er niet geruststellender op. Zo zit Fitbit in het portfolio van Google. In de VS brak al een schandaal uit rond de populaire menstruatie-app Flo: die beloofde gebruikers dat hun intieme gezondheidsdata privé bleven, maar verkocht ze stiekem aan Facebook en Google. ‘Veel wearables hebben ook een gps-functie’, zegt Aerts. ‘Sommige apps claimen infecties te monitoren – koppel je die aan geolocatie, dan krijg je misschien een beter beeld van waar en hoe snel infecties zich verspreiden. Technisch is er veel mogelijk, maar privacy blijft cruciaal. Niemand heeft zin in Big Brother.’

Sleutelen

De verwachting is dat wearables alsmaar krachtiger worden en steeds meer meten. Waar we de afgelopen vijftig jaar enkel een thermometer in huis hadden om te waken over onze gezondheid, beschikken we binnenkort over een veelheid aan biometrische data aan onze pols. Peumans gelooft dat toekomstige toestellen onder meer bloeddruk, ontstekingswaarden en hormonen zullen meten. Daarnaast duiken steeds meer alternatieve vormen op: epidermale tattoos, slimme contactlenzen, patches en sensoren in textiel of op tanden. Elk op hun manier leggen die data bloot.

Aerts benadrukt dat die technologie niet enkel door ‘techneuten’ kan worden ontwikkeld. In zijn opleiding Human Health Engineering hamert hij daarop. ‘Het moet samen met dokters, kinesisten, sportcoaches en psychologen gebeuren. Een ingenieur alleen kan dat niet. De beste technologieën ontstaan vanuit een concrete vraag vanuit het werkveld, niet andersom.’ Voorlopig blijven wearables voor hem nog te veel gadgets. ‘Het is plezant om dingen te meten, maar ze belanden nog te vaak op de kast. Ik hoop dat we het niveau bereiken waarbij wearables echt advies kunnen geven. Dan gaan mensen ze veel meer gebruiken en zal de medische wereld ze harder omarmen.

Volgens Peumans zitten we dicht bij dat kantelpunt. ‘Drie evoluties komen samen’, zegt hij. ‘Een: de toestellen worden capabeler, de data beter. Twee: Europese initiatieven verplichten fabrikanten hun data toegankelijker te maken, waardoor we datastromen kunnen combineren. En drie: de opkomst van lifestyle-medicijnen als Ozempic en Wegovy. In de toekomst gaan wearables niet enkel meten, maar geven ze meteen therapeutische opties om te sleutelen aan ons lichaam. Veel mensen beginnen hun lichaam te beschouwen als iets dat ze kunnen optimaliseren: stress of focus beheren, productiviteit of atletisch vermogen verhogen.’

Schuilt er ook gevaar in de constante stroom aan biometrische feedback? De Franse filosoof Michel Foucault schreef ooit over de ‘medicalisering van de samenleving’, een proces waarbij het menselijke leven steeds meer onder het vergrootglas van de geneeskunde komt te liggen. Smartwatches versnellen en perfectioneren dit proces. Dreigt het ons richting permanente staat van cyberchondria te jagen? ‘Het mag natuurlijk geen dwangbuis worden, waarbij we allemaal braafjes onze havermout moeten eten’, zegt Peumans. ‘Het is interessant om te bespreken hoe we als maatschappij die balans gaan bewaken.’

Toch gelooft hij dat wearables ons vooral zullen helpen, bijvoorbeeld door het risico op hart- en vaatziektes, dementie en kanker te verminderen. ‘Als ze daarop een impact hebben, dan is dat nuttig. Minder mensen zullen productieve levensjaren verliezen aan iets dat ze niet zagen aankomen.’