TU Darmstadt

Handy-App erkennt über die Kamera gefährliches Vorhofflimmern des Herzens

| Redakteur: Hendrik Härter

Tim Schäck (l.) und Michael Muma forschen an Algorithmen zur Erkennung von Vorhofflimmern mittels Smartphones.
Tim Schäck (l.) und Michael Muma forschen an Algorithmen zur Erkennung von Vorhofflimmern mittels Smartphones. (Bild: Claus Völker)

Mit einer Handy-App soll es möglich sein, gefährliches Vorhofflimmern zu erkennen. Liegt eine Herzrhythmusstörung vor, wird ein Arztbesuch dringend empfohlen. Den Algorithmus haben Forscher der TU Darmstadt entwickelt.

Beim Vorhofflimmern gerät das Herz aus dem Takt und kann seine lebenswichtige Pumpfunktion nicht mehr in vollem Umfang ausführen. Bemerkbar macht sich das bei einem Teil der Patientinnen und Patienten durch Herzrasen, sehr schnellen, ungleichmäßigen Puls oder durch Erschöpfung bei Belastung. Das Tückische ist jedoch: Viele Menschen merken nichts von ihren Herzbeschwerden. Als Folge des Vorhofflimmerns fließt das Blut unregelmäßig. Es staut sich in den Vorhöfen, kann verklumpen und Blutgerinnsel bilden. Wandern diese mit dem Blutstrom ins Gehirn, drohen Gefäßverschluss und Schlaganfall.

Diagnose und Behandlung von Vorhofflimmern gehören in die Hand von Ärztinnen und Ärzten. Die niederländische Firma Happitech arbeitet nun an einer App, die mithilfe der Ausstattung eines handelsüblichen Smartphones diese Herzrhythmusstörung soweit identifiziert, dass sie für scheinbar Gesunde eine klare Empfehlung abgeben kann: Arztbesuch dringend geraten.

Handy-Kamera erkennt Unregelmäßigkeiten

Die verwendete Technik ist die der Photoplethysmografie (PPG). Nutzer legen einen Finger auf die Kamera des Handys. Die Blutgefäße werden mit der LED durchleuchtet und die Kamera nimmt ein zunächst diffuses rötliches Bild auf. Mit dem Pulsieren des Blutflusses ergeben sich leichte Veränderungen des Rottons. Auch spezifische Unregelmäßigkeiten, die auf Vorhofflimmern hindeuten, hinterlassen ihre Spuren. Hier beginnt die Kooperation zwischen den Wissenschaftlern des Fachgebiets Signalverarbeitung des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Darmstadt und den Experten von Happitech.

Zusammen optimierten sie zunächst ein Verfahren, mit dem die Bilder aus der Handykamera so verarbeitet werden, dass ein eindimensionales Signal entsteht. Dieses wird dann von ebenfalls an der TU mitentwickelten Algorithmen verarbeitet und klassifiziert: Die Technik kann Vorhofflimmern, einen normalen Sinusrhythmus und Artefakte, die durch zu starke Bewegungen des Fingers auf der Kamera entstehen, voneinander unterscheiden. „Wie können wir ein möglichst sauberes, aussagekräftiges Signal extrahieren, und mit welchen Mitteln können wir diese Signale dann klassifizieren?“ fasst Tim Schäck zusammen, der die Forschung und Entwicklung an der TU zusammen mit seinem Kollegen Dr.-Ing. Michael Muma betreute.

Algorithmen basieren auf tausenden Herzsignale

Die Algorithmen unterliegen einem Test- und Entwicklungsprozess. Viele tausend Herzsignale haben sie bereits untersucht und klassifiziert, parallel zur Auswertung, die Kardiologen vornahmen. Auf einem unter optimalen Bedingungen in Krankenhäusern aufgenommenen Datensatz erzielten sie bereits Trefferquoten von nahezu 100 Prozent. „Allerdings müssen die Algorithmen an einer möglichst großen Datenmenge trainiert und getestet werden, um am Ende in einer massentauglichen und medizinisch akkuraten App arbeiten zu können“, sagt Tim Schäck.

Der Beitrag zur Detektion von Vorhofflimmern gehört zu einem medizintechnischen Forschungsfeld, dem sich das Fachgebiet Signalverarbeitung unter anderem widmet: der Verarbeitung von photoplethysmografischen Signalen. Diese werden durch die Durchleuchtung von durchblutetem Gewebe und die photoelektrische Registrierung von Blutflüssen gewonnen.

Die Darmstädter Wissenschaftler befassten sich in der Vergangenheit bereits mit der Schätzung der Herzrate am Handgelenk während sportlicher Betätigung und arbeiten derzeit an Verfahren zur Blutdruckbestimmung und zur Diagnose der arteriellen Gefäßsteifigkeit. „Wir sind in der PPG-Verarbeitung gut aufgestellt“, sagt Michael Muma.

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Kommentar abschicken
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45168316 / Telemedizin/Mobility)