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Bio- und Medizintechnik

Laura Mignanelli, M.Sc.

 

Untersuchung von Schwingungen erzeugt vom menschlichen Körper 

Stand der Technik

  • Der Herzschlag erzeugt charakteristische Schwingungen auf dem Thorax und auf der Halsschlagader, die man mit einem Laser-Doppler-Vibrometer (LDV) messen kann
  • Die Messung des Pulses, der Herzratenvariabilität und der Pulswellengeschwindigkeit sind seit längerem demonstriert worden
  • Die Bestimmung des PR-Intervalls vom Schwingungssignal ist auch möglich

Ziel

  • Umfassendes Verständnis, inwieweit und mit welcher Unsicherheit Messungen auf dem menschlichen Körper für die medizinische Diagnose genutzt werden können.

 Methoden

  • Anwendung von Einpunktvibrometer und robotergestütztem Scanning-Vibrometer
  • Vergleich von Schwingungsdaten mit Messungen eines Elektrokardiographen
  • Entwicklung von Algorithmen für Parametererkennung
  • Analyse der Einflüsse der Messbedingungen
  • Mehrkanalvibrometer zur Untersuchung der Schwingung in mehreren Punkten
  • Analyse der 3D-Schwingungsrichtung mit Mehrkanalvibrometer

Ergebnisse

  • Neben dem Pulsschlag kann auch die Kontraktion des Atriums auf dem Thorax erfasst werden
  • Messung von AV-Blöcken ist mit Laservibrometrie möglich
  • Empfohlene Einstellungen für Filter und Aufbau
  • Der Geschwindigkeitsvektor der Hautbewegung wechselt während eines kompletten Herzschlags die Richtung: keine einheitliche Messrichtung
  • Bestimmung des Unsicherheitsbeitrags der Laserstrahlorientierung für Laser-Doppler-Vibrometermessungen an der Halsschlagader

 Ausblick

  • Die im menschlichen Körper erzeugten Schwingungen für die medizinische Diagnose nutzen
  • Bestimmung des Unsicherheitsbeitrags der Laserstrahlorientierung für Laser-Doppler-Vibrometermessungen auf dem Brustkorb
  • Untersuchung der Abhängigkeit der Schwingung von anatomischen und physiologischen Merkmalen

Veröffentlichungen

  • L. Mignanelli and C. Rembe:
    Uncertainty contribution of the laser-beam orientation for laser Doppler vibrometer measurements at the carotid artery.

    In: Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1149, Conference 1, 2018.
    DOI: 
    10.1088/1742-6596/1149/1/012025.
  • L. Mignanelli, G. Bauer, M. Klarmann, H. Wang and C. Rembe:
    Influence of the measuring condition on vibrocardiographic signals acquired on the thorax with a laser Doppler vibrometer. 
    In: Proceedings of the European Conferences on Biomedical Optics (ECBO), Munich, Germany, June 2017, p. 1041105. 
    DOI: 10.1117/12.2282894.
  • L. Mignanelli, A. Luik, K. Kroschel, L. Scalise and C. Rembe: 
    Auswertung von Vibrometersignalen zur Bestimmung kardiovaskulärer Parameter. 
    In: tm - Technisches Messen. Vol. 83, pp. 462-473, Sept. 2016. 
    DOI: 10.1515/teme-2015-0113.
  • L. Mignanelli and C. Rembe: 
    Algorithm for Automatic Detection of the Cardiovascular Parameter PR-Interval from LDV-Velocity Signals. 
    In: Proceedings of the 12th Int. Conference on Vibration Measurements by Laser and Noncontact Techniques, Ancona, Italy, June/July 2016. 
    DOI: 10.1063/1.4952666.
  • A. Luik, L. Mignanelli, K. Kroschel, C. Schmitt, C. Rembe and L. Scalise: 
    Laser Doppler Vibrometry for Non-Contact Identification and Classification of AV-Blocks. 
    Future Cardiology. Vol. 12, pp. 269-279, May 2016. 
    DOI: 10.1063/1.4879597.
  • L. Mignanelli, A. Luik, K. Kroschel, L. Scalise and C. Rembe
    Laser Doppler Vibrometer in der Medizin
    in Proceedings of the XXIX. Messtechnisches Symposium des AHMT, Ilmenau, Germany, Sept. 2015, pp. 107-114.
Untersuchung der Schwingung in mehreren Punkten (links) und der Richtungsabhängigkeit bei der Schwingungsmessung (rechts) mit Multipointvibrometer
 

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