Prof. Dr. med.
Georg Schmidt
Oberarzt
+49(0)89.4140.2350
Prof. Dr. med.
Petra Barthel
Oberärztin
+49 (0)89 4140 2947
eMail:
barthel@tum.de
Dipl.-Ing.
Alexander Müller
Ingenieur
+49(0)89 4140 4100

Biosignalverarbeitung

Die Arbeitsgruppe erforscht die Steuerung des Herz-Kreislauf-Systems durch das autonome (unbewusste) Nervensystem. Dafür werden Biosignale aller Art, z.B. EKG-Kurven, Blutdruckkurven und Atemsignale, nichtinvasiv von der Körperoberfläche abgeleitet und analysiert. Der komplexe Charakter dieser Biosignale macht die Entwicklung innovativer Verarbeitungsalgorithmen erforderlich.

Erkrankungen hinterlassen in den Biosignalen Auffälligkeiten, deren Ausprägung Aussagen zum Schweregrad der Erkrankung und zur weiteren Prognose eines betroffenen Patienten erlauben. Ziel der Arbeitsgruppe ist es, Risikopatienten frühzeitig zu erkennen, damit diese optimal medizinisch betreut werden können.

 


Wissenschaftliche Arbeitsgebiete


Nichtlineare Dynamik

Sehr früh hat sich die Arbeitsgruppe mit Verfahren der nichtlinearen Dynamik ("Chaosmathematik") zur Biosignalverarbeitung beschäftigt und Komplexitätsmaße zur Risikoabschätzung bei Herzpatienten entwickelt. Wegen des innovativen Charakters des Forschungsansatzes wurde die Arbeit für die Dauerausstellung des Deutschen Museums in Bonn ausgewählt. (Siehe: www.deutsches-museum.de/bonn/sammlungen/grenzgaeger/01/02/herz-diagnoseg...).


Heart-Rate Turbulence

1999 berichtete die Arbeitsgruppe über eine bis dato unbekannte biphasische Modulation der Herzfrequenz nach Kammer-Extrasystolen ("Heart-Rate Turbulence"). Patienten, bei denen diese Modulation fehlte oder nur schwach ausgeprägt war, hatten ein deutlich erhöhtes Sterblichkeitsrisiko (Lancet 1999).
Die Arbeit hat ein großes Echo hervorgerufen, sie wurde bis Ende 2012 mehr als 850 Mal zitiert. Das Ergebnis wurde vielfach bestätigt und als physiologischer Mechanismus wurde die Baroreflexfunktion identifiziert (Siehe: www.h-r-t.org).


Phase-Recitfied Signal Averaging

2006 stellte die Arbeitsgruppe ein neues Verfahren zur Analyse der Herzfrequenz-Variabilität vor ("Phase-Recitfied Signal Averaging", "PRSA", Lancet 2006). Das Verfahren erlaubt eine Analyse von periodischen Signalanteilen, die im Rahmen von Beschleunigungen und Entschleunigungen der Herzfrequenz auftreten. Es zeigte sich, dass die mit Entschleunigungen assoziierten Oszillationen ("Deceleration Capacity") wichtige Risikoinformationen tragen. Inzwischen wird das Verfahren auch erfolgreich zur Analyse der Baroreflexsensitivität, der Atemvariabilität und der Blutdruckregulation bei Herzinsuffizienz verwendet.

 

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