Über Funk den Herzschlag messen

Professor Alexander Kölpin entwickelt medizinisches Radar

16.12.2020

Mithilfe von Sensoren kann sowohl die Atmung als auch der Herzschlag gemessen werden.
Mithilfe von Sensoren kann sowohl die Atmung als auch der Herzschlag gemessen werden. Foto: BrainEpP.

Schiffe orten, Flughöhen berechnen und Raser auf der Autobahn blitzen: Radare nehmen immer häufiger einen wichtigen Platz in der modernen Technik ein. Im medizinischen Bereich hingegen wird die kontaktlose Radartechnik momentan noch nicht eingesetzt. „Dabei hätten Funksensoren ein großes Potential, medizinische Untersuchungen komfortabler, sicherer und effizienter zu gestalten“, meint Professor Alexander Kölpin von der Technischen Universität Hamburg. Am Institut für Hochfrequenztechnik entwickelt er in dem Forschungsprojekt „BrainEpP“ Sensorsysteme für das medizinische Monitoring von Patientinnen und Patienten. Mit der neuen Radartechnik kann sowohl der Herzschlag als auch die Atmung kontaktlos und kontinuierlich analysiert werden. Kölpin und sein Forschungsteam sind europaweit die Ersten, die Radarsysteme für den medizinischen Einsatz entwickeln und schon klinische Patiententests vorweisen können.

Drahtlos Körperwerte ermitteln

Durch Kleidung, Bettdecken und sogar Matratzen hindurch kann der von Kölpin entwickelte Radar-Sensor Herz- und Atmungswerte erfassen und an die Monitoring-Geräte übertragen. Üblicherweise wird der Herzschlag mithilfe eines EKGs analysiert. Dabei werden die Patientinnen und Patienten mithilfe von Elektroden und Kabeln mit den Geräten verbunden. Bei der Radartechnik hingegen erfolgt das Monitoring berührungslos und aus der Distanz. „Unsere Sensoren senden elektromagnetische Wellen aus, die vom Körper reflektiert werden. In der Umsetzung funktioniert das etwa so: Das vom Herz ausgestoßene Blut läuft in Form einer Pulswelle die Gefäße entlang, was auf der Körperoberfläche als Vibration erscheint. Diese können wir mithilfe der Sensoren messen und daraus viele medizinische Aspekte des Herzkreislaufsystems bestimmen.“ So kann beispielsweise die Herzfrequenz, die Herzbelastung und die Pulswellengeschwindigkeit, mit der man eine Arterienverkalkung und somit das Schlaganfallrisiko feststellen kann, gemessen werden.

Die Messung von Herzschlag und Atmung erfolgt kontaktlos. Im BrainEpP-Projekt soll die Radartechnik allerdings unter dem Bett eingebaut werden.
Die Messung von Herzschlag und Atmung erfolgt kontaktlos. Im BrainEpP-Projekt soll die Radartechnik allerdings unter dem Bett eingebaut werden. Foto: BrainEpP.

Epilepsie bei Neugeborenen feststellen

Vorerst fokussiert sich das Forschungsprojekt auf die medizinische Beobachtung von Früh- und Neugeborenen. „Wir konzentrieren uns vor allem auf epileptische Anfälle. Man vermutet, dass unerkannte Epilepsie für bis zu 20 Prozent aller plötzlichen Kindstode verantwortlich ist. Das Problem dabei ist, dass diese Anfälle bei Kleinkindern oft nicht diagnostiziert werden, da sie noch keine motorischen Krämpfe zeigen.“ Mit der Radartechnik entwickeln Kölpin und sein Forschungsteam zusammen mit den Partnern des BrainEpP-Forschungsprojekts ein Frühwarnsystem und ein neues Diagnosewerkzeug für Früh- und Neugeborene. Durch das kontaktlose Messen mit den Sensoren werden die Kinder kontinuierlich und ohne Einschränkungen überwacht. Ein Anfall kann so früh genug bemerkt und behandelt werden.

Kontaktlos Covid19-Patienten versorgen

Auch aus aktuellem Anlass während der Corona-Pandemie sei ein Einsatz der Technik sinnvoll, sagt Kölpin. „In Verbindung mit der von uns gemessenen Herzkreislauf- und Atemtätigkeit kann die Temperatur kontaktlos ermittelt und somit wichtige Parameter zur Beurteilung des Gesundheitszustands im Zusammenhang mit einer möglichen Corona-Infektion geprüft werden“, erklärt Kölpin. Vorteil ist, dass die Patientinnen und Patienten berührungslos untersucht werden können. Dabei sinkt das Risiko einer Ansteckung beim medizinischen Personal und die notwendigen Hygienevorkehrungen werden vereinfacht.

Weitere Partner des Forschungsprojekts sind die Palliativmedizin und Kinderneurologie des Universitätsklinikums Erlangen sowie die Firmen Silicon Radar, Voigtmann, Geratherm Respiratory und DeMeTec. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.


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