Herztonmessung: Radar ersetzt Stethoskop

Forscher der UNIs Erlangen-Nürnberg und Cottbus haben Radar erfolgreich zur Detektion und Diagnostik von Herztönen eingesetzt, sodass eine permanente, berührungslose Überwachung von Vitalfunktionen möglich wird.

Radarsystem Bildquelle: © FAU/Kilin Shi

Das System des Lehrstuhls für Technische Elektronik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) erlaubt die berührungslose und präzise Überwachung von Herztönen.

Beim »Abhorchen« mit Stethoskop werden Schwingungen der Körperoberfläche auf eine Membran im Kopf des Stethoskops übertragen, an das Trommelfell des Untersuchenden weitergeleitet und als Töne wahrgenommen. Trotz Zuverlässigkeit der Methode bleibt die Diagnose von Herzgeräuschen, etwa die Beurteilung der Herzklappenfunktion, an die Erfahrung des Arztes und seine subjektive Beurteilung gekoppelt. Die Radarmessung ist dagegen objektiver.

»Ein berührungsloses und somit belastungsfreies Erfassen von Vitalparametern wie den Herztönen hat das Potenzial, die klinische Versorgung und die Forschung beispielsweise im Bereich der Palliativmedizin zu revolutionieren«, erklärt Prof. Dr. Christoph Ostgathe, Leiter der Palliativmedizin des Universitätsklinikums Erlangen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).

»Wir bedienen uns im Grunde einer ähnlichen Methode, die auch bei der Geschwindigkeitsmessung im Straßenverkehr zum Einsatz kommt«, erklärt Christoph Will, Doktorand am Erlanger Lehrstuhl für Technische Elektronik (LTE). »Dabei wird eine Radarwelle auf die Oberfläche eines Objektes gerichtet und reflektiert. Bewegt sich das Objekt, ändert sich die Phase der reflektierten Welle. Daraus errechnen wir dann die Stärke und Frequenz der Bewegung, in unserem Fall des Brustkorbes.«

Im Unterschied zum Verkehrsüberwachungsradar ist das biomedizinische Radarsystem in der Lage, Bewegungsänderungen im Bereich weniger Mikrometer zu erfassen – eine Voraussetzung dafür, selbst kleinste Anomalien zu diagnostizieren, zum Beispiel Insuffizienzen, Stenosen oder nicht korrekt schließende Herzklappen.

Kilin Shi, ebenfalls Doktorand am LTE sagt: »Bei der Diagnose des S1, des ersten Herztons, beispielsweise erreichen wir eine Übereinstimmung von 92 Prozent mit dem EKG. Im direkten Vergleich der Signalformen mit dem digitalen Stethoskop liegt die Korrelation bei 83 Prozent. Das ist absolut zuverlässig.«

Die Erlanger Wissenschaftler sind optimistisch, dass mobile Radarsysteme in naher Zukunft die klassischen Stethoskope bei der Diagnose der Herzfunktion ersetzen könnten. Ein großer Vorteil des Radars liegt darin, dass die Werte digital erfasst und somit objektiviert werden – der Mensch als Fehlerquelle bei der Diagnose von Anomalien oder Krankheiten kann so zunehmend ausgeschlossen werden. Vorstellbar wäre auch, biomedizinische Radarsysteme eines Tages für automatisierte prophylaktische Untersuchungen beispielsweise in Wartezimmern von Arztpraxen, in Arbeitsumgebungen oder auch zuhause einzusetzen.