Schnellere und bessere Diagnose von Herzproblemen

Mit einem neuen Verfahren können Ärzte und Sanitäter Erkrankungen des menschlichen Herzens künftig schneller und besser erkennen. Das Vielkanal-Elektrokardiographie-System, das Forscher am Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik der Technischen Universität Braunschweig jetzt entwickelt haben, bietet entscheidende Vorteile gegenüber der konventionellen Elektrokardiographie.

Ein Elektrokardiogramm kann, beinahe im Vorübergehen, berührungslos durch die Kleidung gemessen werden. Da das neue System ähnlich wie ein Notebook zu tragen ist, kann es insbesondere bei Notfällen die schnelle Diagnose vor Ort erleichtern und im Einzelfall sogar Leben retten.

Die Elektrokardiographie ist das medizinische Routineverfahren, mit dem Ärzte Herzkrankheiten diagnostizieren. Dabei wird das Elektrokardiogramm (EKG) erstellt, das die Herzaktivität in Form elektrischer Impulse aufzeichnet. Die Stärke und die zeitliche Struktur erlauben Rückschlüsse auf eventuelle Erkrankungen des Herzens. Auch das neue Verfahren basiert auf dieser Technologie. Anders als beim konventionellen EKG müssen aber die Elektroden nicht mehr aufwändig mit Kontaktgel oder Unterdruck an der Haut befestigt werden. „Unser berührungsloses EKG-System muss nur auf die Körperoberfläche gehalten werden, um die Herzfunktionen messen zu können“, so Prof. Meinhard Schilling, Leiter des Instituts für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik der TU Braunschweig.

„Fenster zum Herzen“

Gleichzeitig sind die Aufzeichnungen erheblich detaillierter als die bisherigen separaten Kurven. „Das neue Gerät dient sozusagen als 'Fenster zum Herzen,“ erläutert Schilling. „Es kann Filme der elektrischen Herzaktivität mit bis zu 80 Bildern pro Sekunde erstellen.“

Die Messergebnisse werden als eine ganzflächige räumliche Darstellung, ähnlich einer Landkarte, ausgegeben. Eine solche Abbildung wird als „Body-Potential-Surface-Mapping“ bezeichnet. Dabei werden die gemessenen Spannungen farbig dargestellt (s. Abbildung). Aufgrund der speziellen Anordnung der Elektroden kann der Arzt sofort während der Datenaufnahme die Signale räumlich erkennen und den Körperregionen zuordnen. So wird die Herzaktivität auf der Körperoberfläche direkt sichtbar gemacht. Auf einen Blick vermittelt dieses Verfahren also zusätzliche medizinisch relevante Informationen.

Die Datenaufnahme erfolgt mit dem integrierten Tablet-PC. Die Geräte können dadurch bei Rettungseinsätzen sofort an Ort und Stelle zur Verfügung stehen.

Wie funktioniert das neue EKG?

Das Verfahren nutzt den Effekt aus, dass durch das EKG auch an der Körperoberfläche Ladungsverschiebungen existieren. Ändert sich die elektrische Ladung, so kann dies wiederum die Ladung auf einer metallischen Platte, die sich in der Nähe des Körpers befindet, beeinflussen. Diese elektrische Platte benötigt dabei keinen direkten elektrischen Kontakt zum Körper. Dadurch ist die Messung auch durch Kleidungsschichten hindurch möglich. An die Platte wird ein hochempfindlicher Signalverstärker angeschlossen, der das Körpersignal verstärkt und so aufbereitet, dass es später auf dem Bildschirm dargestellt werden kann. Platte, Verstärker und weitere Signalverarbeitungselektronik sind in die kompakten Elektroden (30 mm Durchmesser, etwa so groß wie eine 2 Euro-Münze) integriert. Die Elektrode ist somit nur unwesentlich größer als eine Standard-EKG-Elektrode.

Bei dem kompakten und berührungslos funktionierenden EKG-System werden neuartige, kapazitive Elektroden eingesetzt (daher der Name kapazitives EKG, engl. capacitive ECG bzw. cECG). Das Braunschweiger Institut hat sie gemeinsam mit Prof. Gabriel Curio von der Charité in Berlin und Prof. Klaus-Robert Müller vom Fraunhofer-Institut FIRST, Berlin, entwickelt. Wesentliche Teile der Signalverarbeitungselektronik sind in den intelligenten Elektroden untergebracht.

Das Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik der TU Braunschweig

Im Haushalt und im Auto, ebenso wie in der Industrie und Wirtschaft: Überall werden elektrische Sensoren eingesetzt, um Geräte zu bedienen und zu steuern. Das Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik der TU Braunschweig unter der Leitung von Prof. Dr. Meinhard Schilling untersucht, wie Sensoren kleiner, präziser und zuverlässiger produziert und in neuen Messverfahren eingesetzt werden können. Dazu werden Sensoren in einem modernen Reinraum mittels nanotechnischer Verfahren hergestellt und mit analoger und digitaler Elektronik versehen. So entstehen Systeme für neue Messaufgaben für die Magnetfeldsensorik, biochemisch/medizinische Messtechnik und die Höchstfrequenz-Messtechnik bis in den Bereich über 1000 GHz.

Kontakt
Prof. Dr. Meinhard Schilling
Dipl.-Ing. Martin Oehler
Telefon +49(0)531 391-3866
Telefax +49(0)531 391-5768
E-Mail m.schilling@tu-braunschweig.de
Technische Universität Braunschweig
Institut für Elektrische Messtechnik
und Grundlagen der Elektrotechnik
Hans-Sommer-Straße 66
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Postfach 3329
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