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Mit Radar Schlaganfall oder Epilepsie vorhersagen

22.02.2021
Atemfrequenz und Herzschlag kontaktlos überwachen – das gelingt mit einem sensorbasierten Radarsystem, das Forscher der TU Hamburg entwickeln.

Schiffe orten, Flughöhen berechnen und Raser auf der Autobahn blitzen: Radare nehmen 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 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

Das Prinzip ist deutlich einfacher als die klassische EKG-Analyse: Denn durch Kleidung, Bettdecken und sogar Matratzen hindurch kann der von Kölpin entwickelte Radar-Sensor Herz- und Atmungswerte erfassen und an die Monitoring-Geräte übertragen. Bei der Herzschlag-Messung mithilfe eines EKGs müssen die Betroffenen mithilfe von Elektroden und Kabeln mit den Geräten verbunden werden. 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 Herz-Kreislauf-Systems bestimmen“, so Kölpin. So kann beispielsweise die Herzfrequenz, die Herzbelastung und die Pulswellengeschwindigkeit, mit der man eine Arterienverkalkung und somit das Schlaganfallrisiko feststellen kann, gemessen werden. Der unscheinbare kleine Kasten hängt im Krankenhaus unter dem Bett. Wenn das Herz Blut durch die Adern pumpt, hebt sich die Hautoberfläche minimal an, so wird auch der Pulsschlag mit dem bloßen Finger zum Beispiel am Handgelenk gemessen. Diese minimale Erhebung der Hautoberfläche kann das neue Radargerät mittels Abstandsmessung analysieren. "Die Sensoren sind so präzise, dass die Herzfrequenz, die Herzbelastung und die Pulswellengeschwindigkeit, mit der man eine Arterienverkalkung und somit das Schlaganfallrisiko feststellen kann, exakt messen kann", sagen die Forscher.

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 Herz-Kreislauf- 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 Patienten berührungslos untersucht werden können. Dabei sinkt das Risiko einer Ansteckung beim medizinischen Personal und die notwendigen Hygienevorkehrungen werden vereinfacht.

Zu den Partnern des Forschungsprojekts zählen 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.

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.

In der Palliativmedizin wird Todeszeitpunkt vorab bestimmt

Bislang wird das neuentwickelte Herzradar erst an der Frauenklinik Erlangen auf der Palliativstation eingesetzt. Wer hier liegt, ist unheilbar krank und wird bald sterben. Wann es soweit ist, kann das neue Herzradar bereits etwa vier Tage vor dem Tod feststellen. So wissen Patienten und Angehörigen, wann der Zeitpunkt gekommen ist, voneinander Abschied zu nehmen.

Quelle: Pressemitteilung medtech-zwo vom 22.02.2021