Erkennung von kardiovaskulären Parametern mit LDV

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:
    Non-contact Health Monitoring with LDV
    In: K. Kroschel (Ed.). Laser Doppler Vibriometry for Non-Contact Diagnosis, Ch.1, pp 1-8, Springer Verlag, New York,2020 DOI: 10.1007/978-3-030-46691-6
  • C. Rembe and L. Mignanelli:
    Introduction to Laser Doppler Vibrometry
    In: K. Kroschel (Ed.). Laser Doppler Vibriometry for Non-Contact Diagnosis, Ch.2, pp 9-21, Springer Verlag, New York,2020 DOI: 10.1007/978-3-030-46691-6·
  • L. Mignanelli and C. Rembe:
    VCG Signals on the Thorax and Detection of the PR-Interval
    In: K. Kroschel (Ed.). Laser Doppler Vibriometry for Non-Contact Diagnosis Ch.6, pp 155-166, Springer Verlag, New York,2020 DOI: 10.1007/978-3-030-46691-6
  • 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 Richtungsabhängigkeit bei der Schwingungsmessung mit Multipointvibrometer
Untersuchung der Schwingung in mehreren Punkten mit Multipointvibrometer

siehe auch: Photoakustik mit Laser-Doppler-Vibrometrie