Samen met een witte jas, een stethoscoop is het kenmerk van artsen overal. Stethoscopen worden gebruikt om de geluiden te diagnosticeren die door het hart en de longen worden geproduceerd. Gebruikt op de conventionele manier, trillingen van het oppervlak van het lichaam worden overgebracht naar een membraan in het borststuk en vervolgens naar het trommelvlies van de gebruiker, waar ze als geluiden worden waargenomen. Akoestische stethoscopen zijn relatief goedkoop en worden al tientallen jaren betrouwbaar gebruikt, maar ze hebben één nadeel. De diagnose van hartgeruis, zoals de beoordeling van de hartklepfunctie, wordt subjectief uitgevoerd en is direct afhankelijk van de ervaring van de arts die het onderzoek uitvoert.

In samenwerking met onderzoekers van de Brandenburg University of Technology (BTU) in Cottbus en de afdeling Palliatieve Geneeskunde van de Universitätsklinikum Erlangen, elektronica-ingenieurs van de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) hebben een procedure ontwikkeld voor het betrouwbaar detecteren en diagnosticeren van hartgeluiden met behulp van radar. In de toekomst, mobiele radarapparaten zouden conventionele stethoscopen kunnen vervangen en permanente aanrakingsvrije bewaking van de vitale functies van patiënten zou mogelijk kunnen worden met behulp van stationaire radarapparaten.

De onderzoekers ontwikkelden een procedure die uiteindelijk de conventionele fonocardiologie zou kunnen vervangen. Met behulp van een continu-golfradarsysteem met zes poorten, ze maten de trillingen op de huid veroorzaakt door de hartslag. "In principe, we gebruiken een vergelijkbare methode als het detecteren van snelheid in het wegverkeer, " legt Christoph Will uit, een promovendus bij LTE. "Tijdens dit proces een radargolf wordt op het oppervlak van een object gericht en gereflecteerd. Als het voorwerp beweegt, de fase van de reflecterende golf verandert. Dit wordt gebruikt om de kracht en frequentie van de beweging te berekenen - van de borst, in ons geval."

In tegenstelling tot radarsystemen voor verkeersmonitoring, het biomedische radarsysteem kan bewegingsveranderingen van enkele micrometers detecteren, wat een belangrijke voorwaarde is om zelfs de kleinste afwijkingen zoals insufficiëntie, stenosen of hartkleppen die niet goed sluiten.

De eerste tests waren zeer succesvol. De testpatiënten werden onderzocht in verschillende toestanden van activiteit, zoals tijdens rust en na het sporten, en hun hartgeluiden werden gedetecteerd. Een directe vergelijking tussen het radarsysteem en conventionele standaardinstrumenten met een digitale stethoscoop en een elektrocardiograaf (ECG) toonde een zeer hoge correlatie.

"Tijdens het diagnosticeren van S1 wat de eerste harttoon is, bijvoorbeeld, we bereikten een correlatie van 92 procent met het ECG, " zegt Kilin Shi, die tevens promovendus is bij LTE. "De correlatie was 83 procent in een directe vergelijking van de signaalvormen met de digitale stethoscoop. Dat is absoluut betrouwbaar." De onderzoekers zeggen dat de kleine afwijkingen worden veroorzaakt doordat metingen met het radarsysteem en de referentiesystemen niet tegelijkertijd op exact dezelfde plek op het lichaam kunnen worden uitgevoerd. In aanvulling, het radarsysteem meet een oppervlakte en niet een enkele plek zoals de stethoscoop, wat ook een reden is voor de wisselende meetwaarden.

Aanrakingsvrij en objectief

De FAU-onderzoekers zijn optimistisch dat mobiele radarsystemen in de nabije toekomst conventionele stethoscopen kunnen vervangen bij het diagnosticeren van de hartfunctie. Een voordeel van radar is dat de waarden digitaal worden vastgelegd en dus niet subjectief zijn, menselijke fouten bij de diagnose van afwijkingen of ziekten aanzienlijk uitsluiten. Met behulp van biomedische radarsystemen voor geautomatiseerde profylactische onderzoeken, bijvoorbeeld, in wachtkamers van artsen, op het werk, of thuis, is ook haalbaar.

De onderzoekers werken al aan een ander project om de vitale functies van ernstig zieke patiënten 24 uur per dag en zonder storende kabels te monitoren met behulp van stationaire radarsystemen. "Aanrakingsvrije en dus stressvrije meting van vitale parameters zoals hartgeluiden heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in klinische zorg en onderzoek, bijvoorbeeld, in de palliatieve geneeskunde, " legt Prof. Dr. Christoph Ostgathe uit, hoofd palliatieve geneeskunde aan de Universitätsklinikum Erlangen bij FAU en co-auteur van de studie. "Bijvoorbeeld, we konden nabestaanden van terminaal zieke patiënten sneller informeren aan het begin van de stervensfase, aangezien het radarsysteem elke verandering in de gezondheid van de patiënt onmiddellijk detecteert. Het zou ook mogelijk zijn om eventuele pijnlijke symptomen op te sporen bij patiënten die niet kunnen communiceren."