Kontaktlose Überwachung der Lungenfunktion mittels magnetischer Induktion bei Neugeborenen im Inkubator
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das DFG-Projekt hatte zum Ziel, ein ortsaufgelöstes Lungenmonitoring mittels magnetischer Induktionsmessung zu untersuchen. Hierfür wurden neben der geeigneten Messtechnik die erforderlichen Spulenkonfigurationen auf die Zielanwendung im Inkubator optimiert. Mit Hilfe von FEM-Simulationen und einem zu diesem Zweck konstruierten neonatalen Thorax-Phantom konnte die Funktionsfähigkeit schon während der Entwicklung überprüft und die Technik entsprechend verbessert werden. Im Rahmen einer Pilotstudie mit vier Versuchstieren konnte wie geplant der Aufbau in einer realen Messsituation überprüft werden. Mit Hilfe der entwickelten Mess-Software ist ein Monitoring möglich, dass neben der eigentlichen Zielgröße Atemfrequenz auch die zur Herzaktivität korrespondieren Signalanteile extrahieren kann. Für beide Vitalparameter kann dann automatisch eine Aussage über die regionale Verteilung gegeben werden. Die in Zusammenarbeit mit einem anderen DFG-Projekt durchgeführten abschließenden Versuche zeigten, dass eine Apnoe und ein Pneumothorax mit einer signifikanten Änderung der Amplitudendifferenz einhergehen. Jedoch zeigen sich keine signifikanten Änderungen in der Messung zur Aspiration und Atelektasenbildung. Eine ortsaufgelöste Messung der magnetischen Induktion ist mit dem erstellen Messaufbau möglich. Optimierungen sind im Bereich der räumlichen Auflösung und der Robustheit der Sensorelemente denkbar und würden mit hoher Wahrscheinlichkeit die Möglichkeit zur Differenzierung der Lungenflügel und -segmente bei Frühgeborenen verbessern. Somit konnte das Projekt wie im Antrag formuliert bearbeitet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Bestimmung der komplexen elektrischen Leitfähigkeit biologischen Gewebes mittels kontaktloser Magnetimpedanzmessung. Biomedizinische Technik/Biomedical Engineering, Band 55, Heft 2, Seiten 89–99, 2010
A. Cordes, M. Steffen, S. Leonhardt
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Erstellung eines FEM Modells eines Neonaten für Magnet-Impedanz-Messungen: Erste Ergebnisse. 44. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik, Rostock, Deutschland, 6. - 8. Okt., 2010
A. Cordes, A. Bago, S. Leonhardt
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Kontaktlose Überwachung der Herz- und Atemaktivität mit magnetischer Induktion. Dissertation, RWTH Aachen, Shaker Verlag, Aachen, 2010
M. Steffen
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A portable magnetic induction measurement system (PIMS). Biomedizinische Technik/Biomedical Engineering, Band 57, Heft 2, Seiten 131–138, 2012
A. Cordes, J. Foussier, D. Pollig, S. Leonhardt
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Magnetic induction measurements with a six channel coil array for vital parameter monitoring. 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS (EMBC), pp. 602–604, San Diego, CA, 28 Aug. - 1 Sept. 2012
A. Cordes, K. Heimann, S. Leonhardt
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Monitoring von Atmung und Herzaktivität mittels magnetischer Induktionsmessung. Dissertation. Aachener Beiträge zur Medizintechnik, Shaker Verlag, Aachen, ISBN: 978-3-8440-2004-5, Juli 2013
A. Cordes
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Noncontact monitoring of cardiorespiratory activity by electromagnetic coupling. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 60, no. 8, pp. 2142–2152, 2013
D. Teichmann, J. Foussier, J. Jia, S. Leonhardt, M. Walter
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SensInDenT – Noncontact Sensors Integrated into Dental Treatment Units. IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 11, no. 1, pp. 225-233, 2017
D. Teichmann, M. Teichmann, P. Weitz, S. Leonhardt, M. Walter
