Sachverhalt:
A.
Die Staatsanwaltschaft des Kantons Wallis wirft dem diplomierten Pflegefachmann A._ vor, sich am 19. Dezember 2012 an der schwerst dementen B._ vergangen zu haben. Er soll während der Morgentoilette mit seinem erigierten Glied vaginal in die am Unterleib entblösste Patientin eingedrungen sein. Das Bezirksgericht Brig sprach A._ am 25. November 2016 vom Vorwurf der Schändung frei. Das von der Staatsanwaltschaft sowie Angehörigen der Patientin angerufene Kantonsgericht Wallis befand ihn am 27. Juni 2018 hingegen für schuldig und verurteilte ihn zu 24 Monaten Freiheitsstrafe bedingt.
B.
Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt A._, er sei freizusprechen und die Sache sei zur Festsetzung von Genugtuungs- und Entschädigungsansprüchen, eventualiter zur Neubeurteilung an das Kantonsgericht zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1.
Der Beschwerdeführer kritisiert die Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung. Die Vorinstanz verletze die Unschuldsvermutung, das rechtliche Gehör und den Untersuchungsgrundsatz, indem sie den Sachverhalt zu seinen Ungunsten würdige, entlastende Umstände nicht mit derselben Sorgfalt untersuche und seine Täterschaft bejahe.
1.1. Die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht, und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 und Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Offensichtlich unrichtig ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist. Dies ist der Fall, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht. Dass eine andere Lösung oder Würdigung ebenfalls vertretbar oder gar zutreffender erscheint, genügt nicht (<ref-ruling> E. 2.3.1 S. 244). Die Willkürrüge muss explizit vorgebracht und substanziiert begründet werden, andernfalls das Bundesgericht darauf nicht eintritt (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.1). Die beschwerdeführende Partei darf nicht bloss einen von den vorinstanzlichen Feststellungen abweichenden Sachverhalt behaupten oder die eigene Beweiswürdigung erläutern (<ref-ruling> E. 2.4).
Der Grundsatz "in dubio pro reo" besagt als Beweiswürdigungsregel, dass sich das Strafgericht nicht von einem für den Angeklagten ungünstigen Sachverhalt überzeugt erklären darf, wenn bei objektiver Betrachtung erhebliche und nicht zu unterdrückende Zweifel bestehen, ob sich der Sachverhalt so verwirklicht hat. Bloss abstrakte und theoretische Zweifel genügen nicht, weil solche immer möglich sind. Relevant sind mithin nur unüberwindliche Zweifel, d.h. solche, die sich nach der objektiven Sachlage aufdrängen (vgl. <ref-law>; <ref-ruling> E. 7; <ref-ruling> E. 2a; je mit Hinweisen). Der Grundsatz "in dubio pro reo" besagt indes nicht, dass bei sich widersprechenden Beweismitteln unbesehen auf den für den Angeklagten günstigeren Beweis abzustellen ist. Die Entscheidregel kommt nur zur Anwendung, wenn nach erfolgter Beweiswürdigung als Ganzem relevante Zweifel verbleiben. Als Beweiswürdigungsregel kommt dem Grundsatz "in dubio pro reo" im Verfahren vor Bundesgericht keine über das Willkürverbot von <ref-law> hinausgehende Bedeutung zu (<ref-ruling> E. 2.2.3.1 ff.; <ref-ruling> E. 1.1; Urteil 6B_824/2016 vom 10. April 2017 E. 13.1, nicht publ. in <ref-ruling>; je mit Hinweisen). Als Beweislastregel ist der Grundsatz verletzt, wenn das Gericht einen Angeklagten (einzig) mit der Begründung verurteilt, er habe seine Unschuld nicht nachgewiesen. Dies prüft das Bundesgericht mit freier Kognition (Urteil 6B_661/2016 vom 23. Februar 2017 E. 1.2.2 mit Hinweis).
1.2. Die Vorinstanz stützt die Verurteilung im Wesentlichen auf Aussagen einer Pflegerin, die am Tattag mit dem Beschwerdeführer auf der Demenzabteilung Dienst tat und ihn mit halb heruntergezogener Hose hinter der am Unterleib entblössten Geschädigten stehen gesehen haben will, sowie auf Erkenntnisse eines medizinischen Sachverständigen. Demnach hätten drei Genitalabstriche ("vaginal", "vaginal/Hymenalsaum" und "äusseres Genitale") schwach positive Ergebnisse auf PSA (Prostata-spezifisches Antigen) ergeben. Dabei handle es sich um ein männliches Protein; Frauen könnten es zwar ebenfalls produzieren, jedoch sei es bei ihnen nur im Blut messbar. Da PSA bis zu 48 Stunden postcoital in der Vagina nachweisbar sei, müsse es zwischen dem 18. und dem 20. Dezember 2012 dorthin gelangt sein. Hinweise auf einen anderen Täter als den Beschwerdeführer, namentlich den 85-jährigen Ehemann der Geschädigten sowie andere Patienten oder Pflegepersonen, gebe es nicht.
1.3.
1.3.1. Die vorinstanzlichen Erwägungen sind unter Willkürgesichtspunkten nicht zu beanstanden. Namentlich die Aussagen seiner Pflegerkollegin belasten den Beschwerdeführer schwer. Wie die Vorinstanz nachvollziehbar erwägt, befand sich der Beschwerdeführer gemäss Darstellung der Zeugin in stehender Position hinter der Geschädigten, sodass etwa ein unbeabsichtigtes Entblössen, wie es in gebeugter und nach vorne geneigter Stellung denkbar ist, kaum in Frage kommt. Ausserdem ist der Vorinstanz zuzustimmen, dass in diesem Fall nur ein kleiner Teil der Gesässspalte zu sehen gewesen wäre und dass auch die Unterhose des Beschwerdeführers hätte erkennbar sein müssen. Ebenso nachvollziehbar ist ihre Feststellung, wonach die nur wenige Schritte vom Tatgeschehen entfernte Zeugin den wesentlichen Sachverhalt - das mehrheitlich entblösste Gesäss des Beschwerdeführers sowie das rasche Hochziehen der Hose bei Erblicken der Zeugin - trotz ihrer eingeschränkten Sehkraft und der allenfalls limitierten intellektuellen Fähigkeiten erkannt und richtig einzuordnen gewusst haben muss. Schliesslich sind weder wesentliche Widersprüche oder Ungereimtheiten in den Aussagen der Zeugin hinsichtlich des Kerngeschehens ersichtlich noch ist ein Falschbelastungsmotiv erkennbar. Wie die Vorinstanz nachvollziehbar ausführt, kann die vom Beschwerdeführer genannte Ermahnung der Zeugin durch ihn zu Beginn der Zusammenarbeit, wonach das Duzen der Patienten unangebracht sei, derlei Beschuldigungen nicht ansatzweise erklären. Es ist auch nicht ersichtlich, dass die Zeugin die Schwere der Vorwürfe nicht einzuordnen vermöchte. Ihre Aussagen weisen zudem auch ausserhalb des Kerngeschehens diverse Realkennzeichen auf, sind detailreich und erscheinen plausibel. Demnach habe die Zeugin den Beschwerdeführer gesucht, weil sie zur Versorgung einer weiteren, anspruchsvollen Patientin seine Hilfe benötigt habe. Dabei sei ihr aufgefallen, dass er deutlich länger als die üblicherweise notwendigen 20 bis 30 Minuten im Zimmer der Geschädigten verbracht habe. Als sie habe eintreten wollen, sei die Türe verschlossen gewesen, was ungewöhnlich sei. Sie habe sich mit ihrem Schlüssel Zugang zum Zimmer verschafft und im Badezimmer, dessen Schiebetüre offen gestanden sei, den entblössten Hintern des Beschwerdeführers (seine "Arschbacken") erblickt. In diesem Moment habe er seine Hose hochgezogen und den Kopf in ihre Richtung gedreht. Sie sei geschockt gewesen, habe sich umgedreht und sei hastig ohne etwas zu sagen aus dem Zimmer gegangen. Die Zeugin schildert auch ihr Verhalten im Nachgang zum Erlebten plastisch und plausibel. Es sei eine schwierige Situation für sie gewesen, sie habe nicht gewusst, ob sie den Beschwerdeführer mit dem Gesehenen konfrontieren soll. Den Heimleiter habe sie in der Kantine nicht ansprechen können, weil er Gäste gehabt habe. Also habe sie diesen am Nachmittag aufgesucht und gegenüber dem Beschwerdeführer eine Ausrede für ihre Abwesenheit erfunden.
Zwar weisen auch die von der Vorinstanz hinsichtlich des Kerngeschehens relativ knapp wiedergegebenen Aussagen des Beschwerdeführers - entgegen ihrer Auffassung - keine wesentlichen Widersprüche auf. Namentlich erscheint es weder auffällig, dass er einleitend einen anderen Vorfall mit einem Patienten erwähnte, der ihn aus seiner Sicht einer Strafverfolgung ausgesetzt haben könnte, noch belastet es den Beschwerdeführer, dass er nicht sicher sagen konnte, an welchem Tag er den Intimbereich der Geschädigten wusch. Ersteres spricht im Gegenteil für den Beschwerdeführer, hat er sich doch damit unnötigerweise einem weiteren Vorwurf eventuell unangebrachten Verhaltens gegenüber einem Patienten ausgesetzt. Zudem ist nachvollziehbar, dass er sich an routinemässige Handlungen an Patienten nicht zweifelsfrei erinnern konnte. Jedoch fällt auf, dass der Beschwerdeführer die angeblichen Beobachtungen der Zeugin auf Vorhalt nicht plausibel zu erklären vermag. Er erwähnt lediglich, "unproblematische pflegerische Handlungen auch die Morgentoilette an der Patientin durchgeführt" zu haben, wobei morgens durchaus der Intimbereich gewaschen werde. Hingegen bestreitet er schlicht, die Hose heruntergelassen zu haben, ohne indes konkret auf die Vorwürfe einzugehen oder eine mögliche Erklärung dafür zu nennen, was die Zeugin gesehen haben will. Soweit aus dem angefochtenen Urteil ersichtlich, hat der Beschwerdeführer nicht etwa behauptet, er habe sich zur Vornahme der Pflegemassnahmen bücken oder vorbeugen müssen oder die getragene Hose sei von sich aus nach unten gerutscht. Auch der für eine mögliche Falschbelastung genannte Sachverhalt erscheint, wie dargestellt, wenig plausibel. Die Vorinstanz weist ferner darauf hin, dass der Beschwerdeführer seine Angaben, wann und ob er die Zimmertüre jeweils abschliesse, im Laufe des Verfahrens angepasst habe. Gleiches gelte für die Dauer des üblichen Aufenthalts bei den Patienten, welche er zunächst auf 20 bis 30, später auf bis 60 Minuten geschätzt habe. Es ist daher nachvollziehbar, dass die Vorinstanz den Aussagen der Zeugin mehr Glauben schenkt als denjenigen des Beschwerdeführers und annimmt, er habe sein Gesäss anlässlich der Morgentoilette der Geschädigten willentlich zu einem wesentlichen Teil entblösst.
1.3.2. Gleichfalls nachvollziehbar sind die Ausführungen der Vorinstanz hinsichtlich der objektiven medizinischen Beweislage sowie der daraus gezogene Schluss, wonach das bei drei Vaginalabstrichen der Geschädigten ("vaginal", "vaginal/Hymenalsaum" und "äusseres Genitale") festgestellte PSA vom Beschwerdeführer stammen müsse. Entgegen seiner Auffassung schliesst die Vorinstanz namentlich eine Frau, insbesondere die Geschädigte selbst, als Quelle des festgestellten PSA überzeugend aus. Zum einen ist dieses Protein bei Frauen nur im Blut messbar. Vorliegend konnte es indes ausserhalb des Blutes festgestellt werden. Zum andern hätte das Protein nicht nur in den Vaginal-, sondern auch in den Anal- und Oralabstrichen der Geschädigten festgestellt werden müssen, wenn es sich um ihr körpereigenes PSA gehandelt hätte und eine erhöhte Produktion auf eine Tumorerkrankung oder auf Medikamente zurückzuführen wäre, wie der Beschwerdeführer mutmasst. Dies war aber nicht der Fall.
Wie die Vorinstanz schliesslich überzeugend ausführt, war im inkriminierten Tatzeitraum zwischen dem 18. und 20. Dezember 2012 der Beschwerdeführer als einziger Mann auf der Demenzabteilung des Pflegeheims tätig. Den 85-jährigen Ehemann der Geschädigten schliesst die Vorinstanz gestützt auf dessen als glaubhaft beurteilte Aussagen, wonach seit Jahren kein sexueller Kontakt bestehe, als möglichen Spurengeber nachvollziehbar aus. Gleiches gilt für Handwerker oder andere Heimbewohner, die sich zwar frei in der Abteilung bewegen konnten, wobei aber keine Hinweise auf unangebrachte Annäherungen gegenüber Patientinnen bestünden. Die vorinstanzliche Annahme, wonach als Spurengeber vernünftigerweise nur der Beschwerdeführer in Frage kommt, ist weder willkürlich noch verletzt sie die Unschuldsvermutung als Beweislastregel. Entgegen seiner anscheinend vertretenen Auffassung genügt es nicht, dass andere Personen als Spurengeber resp. Täter nicht völlig ausgeschlossen werden können. Dabei handelt es sich angesichts des Beweisergebnisses um bloss theoretische Zweifel. Dies gilt ebenso für die vom Beschwerdeführer genannten theoretischen Alternativszenarien, wonach das festgestellte PSA auf einer Toilette oder durch einen vom Ehemann benutzen Waschlappen an das Genitale der Geschädigten gelangt oder auf einen kontaminierten Abstrichtupfer zurückzuführen sein könnte. Letzteres erscheint nicht zuletzt deshalb nahezu unmöglich, weil alle drei Genitalabstriche positiv auf PSA waren, womit mehrere Abstrichtupfer hätten kontaminiert sein müssen. Unter den gegebenen Umständen war die Vorinstanz zudem nicht gehalten, weitere Abklärungen, etwa zum Gesundheitszustand oder zur Medikamenteneinnahme der Geschädigten sowie zu weiteren möglichen Tatverdächtigen vorzunehmen. Daran ändert nichts, dass das PSA genetisch weder eindeutig einem Geschlecht noch einer bestimmten Person zugeordnet werden kann. Auch eine Verletzung der Begründungspflicht ist nicht ersichtlich. Mit seinem Einwand, wonach das Verfahren unzulässigerweise gestützt auf Aussagen der Geschädigten eröffnet worden sei, obwohl die Vorinstanz diese zu Recht als unverwertbar bezeichnet habe, scheint der Beschwerdeführer die weiteren Verdachtsmomente, namentlich die Zeugenaussagen, zu verkennen. Dass die Vorinstanz die Aussagen der Geschädigten letztlich dennoch verwertet hätte, trifft offensichtlich nicht zu.
1.3.3. Der vorinstanzliche Schuldspruch verletzt kein Bundesrecht. Nicht gefolgt werden kann der Vorinstanz hingegen insoweit, als sie annimmt, der Beschwerdeführer habe den Geschlechtsverkehr mit der Geschädigten vollzogen. Solches ist nicht hinreichend erstellt. Weder hat die Zeugin das erigierte Glied des Beschwerdeführers oder ein Eindringen gesehen, wie die Beschwerdegegnerin behauptet, noch setzt der Nachweis von PSA im Vaginalbereich der Geschädigten dies zwingend voraus. Die geringen Spuren von PSA können vielmehr auch durch Manipulation am Penis und am Genitale der Geschädigten dorthin gelangt sein, wovon im Zweifel zugunsten des Beschwerdeführers auszugehen ist.
Zwar erscheint dadurch die objektive Tatschwere etwas geringer, es besteht aber für das Bundesgericht kein Anlass, in die ausführlich begründete Strafzumessung der Vorinstanz einzugreifen, zumal weder eine Ermessensverletzung noch die Berücksichtigung sachfremder Kriterien oder das Ausserachtlassen wesentlicher Strafzumessungsfaktoren ersichtlich sind (vgl. <ref-ruling> E. 6.1.2; <ref-ruling> E. 5.4 ff.; je mit Hinweisen). Der Beschwerdeführer äussert sich zur Strafzumessung nicht.
2.
Die Beschwerde ist abzuweisen. Ausgangsgemäss hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen, zumal sein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege infolge Aussichtslosigkeit abzuweisen ist. Den finanziellen Verhältnissen des Beschwerdeführers ist bei der Kostenfestsetzung Rechnung zu tragen (Art. 64 Abs. 1 und 2; 65 Abs. 2; 66 Abs. 1 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3.
Der Beschwerdeführer trägt die Gerichtskosten von Fr. 1'200.--.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht des Kantons Wallis, I. Strafrechtliche Abteilung, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 1. Oktober 2019
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Der Gerichtsschreiber: Matt