Beschreibung der klinischen Impedanzkardiographie
Allgemeines
Die Impedanzkardiographie ist eine nicht invasive Untersuchung der hämodynamischen Parameter des Herzens. Das bedeutet, dass mit dieser Messmethode diverse strömungsme-chanischen Eigenschaften des Blutes detektiert werden können. Dazu gehört das Herzzeitvo-lumen, Schlagvolumen usw. Aus diesen Parametern ist es heutzutage möglich auf den LVET (left ventricular ejection time) und den PEP (Präejektionsperiode) zu schließen.
Technischer Aspekt
In der Medizin werden acht Elektroden für die Messung verwendet. Dabei fließen über die vier äußeren Elektroden ein konstanter Wechselstrom, da es beim Anlegen eines Gleichan-teiles zur Elektrolyse kommt. Der AC-Strom besitz normalerweise eine Frequenz von 86 kHz und 1,5 mA. Bei solchen Verhältnissen kommt es in der Regel zu keinem Schmerzempfinden und ist somit für den Patienten ungefährlich. Das liegt daran, dass die positive Halbwelle vor der Depolarisierung der Schmerzrezeptoren endet und somit keine Erregung stattfindet. An den inneren vier Elektroden wird hingegen eine Spannung gemessen, welche proportional zur Impedanzänderung ist. Mit diversen mathematischen Operationen ist es dann möglich das Schlagvolumen, den LVET und den PEP zu ermitteln.
Kurzbeschreibung des Projektes
Deutsch
Die Impedanzkardiographie ist ein nicht invasives Messverfahren zur Bestimmung des Schlagvolumens des Herzens. Wegen der guten Reproduzierbarkeit und der Empfindlichkeit gegenüber Hämodynamikänderungen bietet es sich als Laborübung an, bei der die Messung aus Sicherheitsgründen nicht in vivo, sondern an einer Patientennachbildung erfolgt.
Englisch
The Impedancecardiography is a noninvasive measuring method for determining the stroke volume of the heart. Because of good reproducibility and sensitivity to hemodynamic changes, it can be used as a laboratory exercise excelently. For saftey reasons the measurement takes place on a replication of a patient.
Features
Einfache Handhabung
Eine Person mit geringen technischen Wissen, kann mithilfe der Bedienungsanleitung und den Anweisungen das Produkt selbständig in Betrieb nehmen.
Schülerfreundlich
Das Produkt bietet durch die geringe Spannung und dem Messphantom eine größere Sicherheit gegenüber Stromschlägen. Außerdem können die Schüler das Prinzip der Impedanzkardiographie aus Gründen der einfachen Bedienung und Echtzeit Anzeige besser verstehen.
Kostengünstig
Der Impedanzkardiograph benötigt geringe Wartungs-, Instandhaltungs- und Anwendungskosten. Dies ist zurückzuführen auf die Open source Programmen und der einmaligen Anschaffung der Harwarekomponenten.
Details
Grundsätzlich wurde die Diplomarbeit in Software und Hardware aufgeteilt. Dabei übernimmt der Schüler Bhalla Viktor Seppi den softwarespezifischen Bereich, welches die Signalerfassung, die Datenauswertung sowie die visuelle Darstellung der Werte beinhaltet. Frau Guirguis Yousteina ist die Hauptverantwortliche für den hardwarespezifischen Teil. Zu ihren Tätigkeitsbereichen gehören die Schaltungsentwicklung der AC-Stromquelle sowie das Platinendesign und die Mechanik.
Hardware 
Schaltungsentwicklung
Bei der Schaltungsentwicklung realisiert Frau Guirguis den Sinusoszillator und die Konstantwechselstromquelle. Da der ADC des Arduinos nur positive Werte erfassen kann, ist es notwendig einen Offset sowie eine Verstärkung für die zu erfassenden Signale einzustellen. Als kontrolle vor der praktischen Ausführung wurde die Simulationsfunktion von Multisim verwendet.
Schaltungsdesign
Die davor dimensionierte Schaltung wurde in Eagle als Schaltplan aufgebaut und daraus ein Boardlayout entwickelt. Das fertige Boadlayout wurde in die Leiterplattenfertigung der HTL-Mössingerstraße erstellt. Hierbei wurde beachtet, dass die fertige Platine als Huckepackplatine für den Arduino UNO dient.
Mechanik
Bei der Mechanik wird grundsätzlich die Platine bestückt und das Gehäuse für das Projekt entwickelt. Hierbei wird das Gehäuse mit dem 3D-Drucker gefertigt, wobei es zuerst in SolidWorks gezeichnet wurde.
Software 
Datenerfassung
Die Datenerfassung wird mit dem ADC des Arduino UNOs realisiert und mit der seriellen Datenübertragung die Spitzen-Spitzen-Werte der abgetasteten Signale vor und nach dem Messphantom an den PC übertragen.
Datenberechnung
In der Programmiersprache JAVA werden dann die Impedanzwerte berechnet und die Volumswerte aus den Impedanzänderungen rückgeschlossen. Außerdem werden die Ergebnis automatisch in einer Excel-Datei abgespeichert und stehen somit für weitere Analysen zur verfügung.
Visuelle Darstellung
Die visuelle Darstellung wird mit der Bibliothek JFreeChart als Combined Chart realisiert, welche nach der Eingabe der Portnummer als Pop-up am Desktop aufscheint. Im Combined Chart sind zwei XY-Plots für die Impedanz- und Volumswerte dargestellt, wobei die X-Achse bei beiden simultan verändert wird.
Here is our team
Yousteina Guirguis
Hardwarespezialistin
Hardwarebegeisterte Klagenfurterin mit dem Motto: Mit dem geringsten Aufwand zum Ziel
Dip.-Ing. Martin Käfer
Betreuer
Begeisterter Hardwareentwickler mit langjähriger Tischfußballerfahrung. Motto: Können wir es schaffen! Jawoll wir schaffen das!
Viktor Bhalla
Softwarespezialist
Angehender Absolvent mit biomedizinischen Interessen aus Klagenfurt Motto: Alles mit seiner Zeit
| HTL Mössingertsraße | |
| Mössingertsraße 25, | |
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| +43 (0) 463 37 978 |