System zur Erfassung kardialer Aktivität mittels Impedanzplethysmographie am Handgelenk

In der vorliegenden Arbeit wird das Messprinzip der Bioimpedanzplethysmographie detailliert analysiert und ein darauf aufbauendes Konzept für einen tragbaren Sensor zur kontinuierlichen Langzeitmessung des Blutvolumenpulses am Handgelenk vorgestellt. Das entwickelte Sensorkonzept berücksichtigt hierbei sowohl regulatorische Rahmenbedingungen bzgl. des maximalen Patientenstroms als auch messtechnische Herausforderungen wie unbekannte bzw. variierende Elektroden-Haut-Übergangsimpedanzen oder Gewebeimpedanzen. Den Kern des Sensors bildet hierzu eine Arbeitspunktregelung, die in Abhängigkeit der vorliegenden Messbedingungen den Patientenstrom und die Messverstärkung adaptiert. Des Weiteren wird ein Verfahren zur robusten Detektion der Pulswellen aus dem erfassten Impedanzsignal vorgestellt und die Eignung des Sensors bzgl. der Erfassung derPRV während des nächtlichen Schlafes evaluiert. Die zentrale Fragestellung, der hierbei nachgegangen wird, ist, ob sich schlafphaseninduzierte Änderungen der HRV auch mithilfe des entwickelten Sensors und der damit gemessenen PRV abbilden lassen. Hierzu findet am Ende der Arbeit ein detaillierter Vergleich von HRV- und PRV-Parametern auf Basis einer durchgeführten Studie (insgesamt 18 Nachtmessung unterschiedlicher Probanden) statt

Kamerabasiertes System zur kontaktlosen Messung der momentanen Herzfrequenz für den Einsatz unter realen Umgebungsbedingungen

In der vorliegenden Arbeit wird das Messprinzip Photoplethysmography Imaging (PPGI) detailliert analysiert und auf dieser Basis ein System zur kontinuierlichen, kamerabasierten Remote-Messung der Herzfrequenz konzipiert. Der Fokus liegt dabei auf dem Entwurf algorithmischer Ansätze, die eine robuste Erfassung auch in alltäglichen und hinsichtlich Artefakteinflüssen herausfordernden Szenarien ermöglichen. In diesem Zusammenhang werden zunächst das grundlegende Systemkonzept, eine als Entwicklungs- und Evaluationsbasis dienende Datenbank, sowie spezielle, auf die Artefaktkompensation ausgerichtete Algorithmen vorgestellt. Als Beispiel kann der Entwurf eines Multi-Patch-Algorithmus zur adaptiven Wahl geeigneter Subregionen innerhalb der gewählten Messregion Gesicht genannt werden. Zur Untersuchung der zentralen Fragestellung der Einsetzbarkeit und erzielbaren Genauigkeit in Alltagsszenarien wird das entworfene PPGI-System hinsichtlich der Anwendungsfälle „Belastungsmonitoring am Büroarbeitsplatz“ und "Fahrerbeobachtung im Automobil“ evaluiert. Während der Fokus im stationären Büro-Setting auf der Untersuchung der Machbarkeit einer PPGI-basierten Analyse der Herz- bzw. Pulsratenvariabilität (HRV/PRV) liegt, steht im mobilen Setting der Fahrerbeobachtung die Genauigkeit der Herzfrequenzschätzung unter starken Artefakteinflüssen im Vordergrund