Radar ermöglicht die berührungslose Überwachung von Herztönen

Stethoskope werden verwendet, um die von Herz und Lunge erzeugten Geräusche zu diagnostizieren. Bei herkömmlicher Anwendung werden Vibrationen von der Körperoberfläche auf eine Membran im Bruststück und dann auf das Trommelfell des Benutzers übertragen, wo sie als Geräusche wahrgenommen werden. Akustische Stethoskope sind vergleichsweise preiswert und werden seit mehreren Jahrzehnten zuverlässig eingesetzt, haben aber einen Nachteil. Die Diagnose von Herzgeräuschen, wie zB die Beurteilung der Herzklappenfunktion, erfolgt subjektiv und ist direkt abhängig von der Erfahrung des untersuchenden Arztes.

Es wurde ein Verfahren entwickelt, um Herztöne mittels Radar zuverlässig zu erkennen und zu diagnostizieren. Mobile Radargeräte könnten herkömmliche Stethoskope ersetzen und mit stationären Radargeräten könnte eine permanente, berührungslose Überwachung der Vitalfunktionen von Patienten möglich sein.

Mit einem Dauerstrichradarsystem mit sechs Toren wurden die durch den Herzschlag verursachten Vibrationen auf der Haut gemessen. Dabei wird eine Radarwelle auf die Oberfläche eines Objekts gerichtet und reflektiert. Bewegt sich das Objekt, ändert sich die Phase der reflektierenden Welle. Daraus wird die Stärke und Frequenz der Bewegung des Brustkorbs berechnet. Im Gegensatz zu Radarsystemen zur Verkehrsüberwachung kann das biomedizinische Radarsystem Bewegungsänderungen im Bereich von wenigen Mikrometern erkennen – eine wichtige Voraussetzung, um selbst kleinste Anomalien wie Insuffizienz, Stenosen oder nicht richtig schließende Herzklappen diagnostizieren zu können.

Testpatienten wurden in verschiedenen Aktivitätszuständen wie Ruhe und nach dem Sport untersucht und ihre Herztöne erfasst. Ein direkter Vergleich zwischen dem Radarsystem und herkömmlichen Standardinstrumenten mit einem digitalen Stethoskop und einem Elektrokardiographen (EKG) zeigte eine sehr hohe Korrelation – 83 Prozent im direkten Vergleich der Signalformen mit dem digitalen Stethoskop. Die geringfügigen Abweichungen sind dadurch bedingt, dass Messungen mit dem Radarsystem und den Referenzsystemen nicht gleichzeitig an genau derselben Körperstelle durchgeführt werden können. Außerdem misst das Radarsystem eine Fläche und nicht einen einzelnen Punkt wie das Stethoskop, was auch ein Grund für die unterschiedlichen Messwerte ist.

Ein wesentlicher Vorteil des Radars ist die Tatsache, dass die Werte digital erfasst werden und somit nicht subjektiv sind, wodurch menschliche Fehler bei der Diagnose von Anomalien oder Krankheiten zunehmend ausgeschlossen werden können. Auch der Einsatz von biomedizinischen Radarsystemen für automatisierte Vorsorgeuntersuchungen – zum Beispiel im Wartezimmer des Arztes, am Arbeitsplatz oder zu Hause – ist denkbar.