Tillsammans med en vit kappa, ett stetoskop är kännetecken för läkare överallt. Stetoskop används för att diagnostisera ljud från hjärtat och lungorna. Används på konventionellt sätt, vibrationer från kroppens yta överförs till ett membran i bröstet och sedan till användarens trumhinna där de uppfattas som ljud. Akustiska stetoskop är relativt billiga och har använts pålitligt i flera decennier, men de har en nackdel. Diagnos av hjärtmorlande, såsom bedömning av hjärtklaffsfunktion, utförs subjektivt och är direkt beroende av erfarenheten av läkaren som utför undersökningen.

I samarbete med forskare vid Brandenburg University of Technology (BTU) i Cottbus och Institutionen för palliativ medicin vid Universitätsklinikum Erlangen, elektronikingenjörer vid Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) har utvecklat ett förfarande för att på ett tillförlitligt sätt upptäcka och diagnostisera hjärtljud med hjälp av radar. I framtiden, mobila radaranordningar kan ersätta konventionella stetoskop och permanent beröringsfri övervakning av patienters vitala funktioner kan vara möjlig med hjälp av stationära radaranordningar.

Forskarna utvecklade ett förfarande som så småningom kan ersätta konventionell fonokardiologi. Med ett sexports kontinuerligt vågradarsystem, de mätte vibrationerna på huden orsakade av hjärtslaget. "I princip, vi använder en liknande metod för att upptäcka hastighet i vägtrafik, "förklarar Christoph Will, doktorand vid LTE. "Under denna process, en radarvåg riktas mot ett föremåls yta och reflekteras. Om objektet rör sig, fasen av den reflekterande vågen förändras. Detta används för att beräkna styrkan och frekvensen av rörelsen - i bröstet, i vårat fall."

I motsats till radarsystem för trafikövervakning, det biomedicinska radarsystemet kan upptäcka rörelseförändringar som mäter några mikrometer, vilket är en viktig förutsättning för att diagnostisera även de minsta avvikelser som till exempel bristande stenoser eller hjärtklaffar som inte stänger ordentligt.

De första testerna var mycket framgångsrika. Testpatienterna undersöktes i olika aktivitetstillstånd, till exempel under vila och efter idrott, och deras hjärtljud detekterades. En direkt jämförelse mellan radarsystemet och konventionella standardinstrument med ett digitalt stetoskop och ett elektrokardiograf (EKG) visade en mycket hög korrelation.

"Vid diagnos av S1, vilket är det första hjärtljudet, till exempel, vi uppnådde en korrelation på 92 procent med EKG, "säger Kilin Shi, som också är doktorand vid LTE. "Korrelationen var 83 procent i en direkt jämförelse av signalformerna med det digitala stetoskopet. Det är helt tillförlitligt." Forskarna säger att de små avvikelserna orsakas av att mätningar med hjälp av radarsystemet och referenssystemen inte kan utföras samtidigt på exakt samma plats på kroppen. Dessutom, radarsystemet mäter en yta och inte en enda plats som stetoskopet, vilket också är en orsak till de olika mätvärdena.

Beröringsfri och objektiv

FAU -forskarna är optimistiska att mobila radarsystem skulle kunna ersätta konventionella stetoskop vid diagnos av hjärtfunktion inom en snar framtid. En fördel med radar är det faktum att värdena registreras digitalt och därmed inte är subjektiva, signifikant utesluter mänskliga misstag under diagnosen av avvikelser eller sjukdomar. Använda biomedicinska radarsystem för automatiserade profylaktiska undersökningar, till exempel, i läkares väntrum, på jobbet, eller hemma, är också genomförbart.

Forskarna arbetar redan med ett annat projekt för att övervaka vitala funktioner hos patienter som är allvarligt sjuka med hjälp av stationära radarsystem dygnet runt och utan störande kablar. "Beröringsfri och därmed stressfri mätning av vitala parametrar som hjärtljud har potential att revolutionera klinisk vård och forskning, till exempel, inom palliativ medicin, "förklarar professor Dr. Christoph Ostgathe, chef för palliativ medicin vid Universitätsklinikum Erlangen vid FAU och medförfattare till studien. "Till exempel, vi kunde informera anhöriga till dödligt sjuka patienter snabbare i början av den döende fasen, eftersom radarsystemet omedelbart upptäcker förändringar i patienternas hälsa. Det skulle också vara möjligt att upptäcka smärtsamma symptom hos patienter som inte kan kommunicera. "