Medizintechnik Herzüberwachung mit Radar: Hat das Stethoskop ausgedient?

Elektrotechniker und Mediziner haben gemeinsam ein Radar entwickelt, mit dem sich Puls, Herztöne und Atem von Patienten präzise und berührungslos überwachen lassen. Es könnte bald für den Heimgebrauch verfügbar sein.

Ein Radargerät über der Patientin überwacht den Herzschlag. 3 min
Bildrechte: FAU/Kilin Shi

Forscher entwickeln berührungslose Messmethode für Vitalfunktionen

MDR AKTUELL Mo 13.08.2018 23:50Uhr 03:06 min

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Das Stethoskop ist zwar eines der Symbole für den Arztberuf überhaupt, hat in der medizinischen Praxis aber einige Nachteile: Der untersuchende Mediziner muss das, was er hört, auch richtig verstehen. Nicht alle können das so gut, wie man glaubt. Und wird die Auflagefläche nicht regelmäßig desinfiziert, können damit schnell Keime von einem Patienten zum nächsten übertragen werden.

Und schließlich muss der Arzt seinen Patienten mit dem Stethoskop berühren. Wer unter heftigen Schmerzen leidet und sehr empfindlich ist, dem ist genau das vielleicht sehr unangenehm. Christoph Ostgathe, Professor für Palliativmedizin am Universitätsklinikum Erlangen, war daher begeistert, als sich eine neue Möglichkeit ergab, Herzschläge und Atem zu überwachen, ohne dass das Gerät den Patienten direkt berühren muss.

Ein Radargerät über dem Patienten überwacht den Herzschlag.
Berührungsfreie Überwachung der Herzfunktion: Radar macht es möglich. Bildrechte: FAU/Kilin Shi

Wir haben nach einer Technik gesucht, die bei schwer kranken Patienten ohne Berührung Vitalparameter überwachen kann. Dabei stießen wir auf die Kollegen aus der technischen Elektronik, die ein Sechs-Tor-Interferometer-Radar entwickelt haben. Damit können Bewegungen im Mikrometerbereich aufgezeichnet und in hoher Auflösung dargestellt werden.

Christoph Ostgathe, Universitätsklinikum Erlangen-Nürnberg

Radar misst Mikrobewegungen der Haut

Radar kennt man aus der Luftfahrt oder vom Militär: Eine elektromagnetische Welle wird ausgesendet, prallt an ihren Zielen ab, kehrt zurück und gibt so Auskunft darüber, wo sich Flugzeuge oder Schiffe befinden. Das medizinische Radar der Erlanger Elektrotechniker funktioniert ähnlich, aber auch ein bisschen anders, wie Kilin Shi von Lehrstuhl für Technische Elektronik an der Universität Erlangen erklärt.

Bei unserem Radarprinzip - der sogenannten Sechs-Tor-Technologie - können wir Bewegungen bis in den Mikrometerbereich genau auflösen, aber keine absoluten Entfernungen messen. Wir können also nicht sagen, ob eine Untersuchungsperson fünf oder drei Meter entfernt ist. Das interessiert uns aber auch nicht, uns geht es nur um die relative Bewegung, die durch den Herzschlag oder die Atmung entsteht.

Kilin Shi, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Das Radar misst Mikrobewegungen auf der Haut, die durch Atem oder Herzschlag ausgelöst werden. Und seit neuestem können die Erlanger Forscher sogar die Herztöne genau messen, wie sie jetzt im Fachjournal "Scientific Reports" berichten. "Die Herztöne sagen viel aus über die Herzmechanik. Gibt es da Störungen, zum Beispiel Klappenveränderungen, dann kann man das an den Herztönen feststellen", sagt Christoph Ostgathe.

Keine Gesundheitsgefahr durch Strahlung

Die von Shi und Ostgathe getestete Technik ist ein sogenanntes Dauerstrichradar, es sendet eine konstante Welle auf der Frequenz 24 Gigahertz aus. Der Vorteil daran: Die Welle durchdringt zwar Stoffe wie Kleidung der Patienten oder Bettdecken, wird dann aber von der Haut reflektiert. "Das Radar dringt also gar nicht erst in den Körper ein", fasst der Elektrotechniker Shi zusammen. Zudem sendet das Radar mit einer Leistung von weniger als 100 Milliwatt, deutlich weniger also als das, was ein WLAN-Router oder ein Smartphone permanent an Strahlung aussenden.

Ein Radargerät über der Patientin überwacht den Herzschlag.
Noch ist das Radar relativ groß, es soll aber auf das Format eines Mobiltelefons verkleinert werden. Bildrechte: FAU/Kilin Shi

Denkbar ist, dass ein solches Radargerät fest in der Decke über einem Patientenbett installiert wird, oder auch unter dem Bett. So lässt sich unter anderem der Herzschlag dauerhaft überwachen, ohne dass Patienten dafür lästige Elektroden mit Kabeln tragen müssen. Das ist ein weiterer Vorteil für den Palliativmediziner Ostgathe: Die Patienten werden nicht gestört, die Ärzte können aber sofort erkennen, wenn sich der Gesundheitszustand verschlechtert oder jemand dringend Hilfe braucht.

Es sind aber noch weitere Tests und Verbesserungen nötig, bevor die Herzüberwachung per Radar serienmäßig eingesetzt werden kann. Bislang ist das Radar starr auf einen Punkt gerichtet. Doch Patienten bewegen sich in ihren Betten, deshalb muss ein etwas weiterer Bereich von der Überwachung abgedeckt sein. Auch sollte die Reichweite etwas größer sein, damit die Patienten mehr Freiheit haben.

Einsatz zu Hause denkbar

Denkbar ist für Ostgathe und Shi in Zukunft aber auch ein Einsatz für den Heimgebrauch. Werden die Geräte kleiner, lassen sie sich vielleicht sogar in ein Handy integrieren, dann können sich Patienten mit Hilfe des Radars selbst untersuchen und die Ergebnisse per Internet an einen Mediziner schicken. "Wir haben jetzt einen Antrag gestellt, wo die Einbindung von Telemedizin in ein Smart Home erfolgt – also eine vernetzte Wohnumgebung. Da wäre unsere radarbasierte Biometrie ein gutes Instrument", sagt Ostgathe.

Alle anderen Instrumente kann und soll das System aber nicht völlig ersetzen. "Es gibt eine ganze Reihe von Körperfunktionen, die nicht zu Mikrobewegungen an der Körperoberfläche führen, beispielsweise die elektrische Aktivität des Herzens. Da braucht man weiterhin ein Elektrokardiogramm, das EKG", sagt Ostgathe. Und auch das Stethoskop, das Symbol des Arztberufs, werde wohl nicht so schnell verschwinden, vermutet der Palliativmediziner: "Das Radar wird das Stethoskop nicht aus der klinischen Praxis vertreiben. Aber es ist vielleicht da, wo wir objektive Daten brauchen oder ohne Belastungen messen wollen, sinnvoller."

Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | Hauptsache Gesund | 11. Januar 2018 | 21:00 Uhr