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.
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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.

In this work, the measuring principle of bio-impedance plethysmography is analyzed in detail and a concept for a portable sensor for continuous long-term measurement of the blood volume pulse at the wrist is presented. The developed sensor concept takes into account regulatory conditions regarding the maximum patient current as well as measuring challenges such as unknown or varying electrode-skin or tissue impedances. The core of the sensor is an adaptiv feedback control, which adapts the patient current and the measurement gain depending on the existing measurement conditions.
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Furthermore, a method for the robust detection of the pulse waves from the recorded impedance signal is presented and the suitability of the sensor with regard to the recording of the PRV during the night's sleep is evaluated. The central question, which is investigated here, is whether sleep-phase-induced changes of the HRV can also be seen in the recorded PRV. For this purpose, a detailed comparison of HRV and PRV parameters is made at the end of the work on the basis of a study carried out (a total of 18 night measurements of different test persons).