Untersuchung der Eignung der Puls-Transit-Zeit zur Erfassung nächtlicher Blutdrucktrends mithilfe eines brustbasierten Photoplethysmographie-Messsystems

Untersuchung der Eignung der Puls-Transit-Zeit zur Erfassung nächtlicher Blutdrucktrends mithilfe eines brustbasierten Photoplethysmographie-Messsystems

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Aufgabenstellung

Ziel dieser Masterarbeit ist die Weiterentwicklung und softwareseitige Optimierung eines bestehenden brustbasierten Photoplethysmographie-(PPG)-Messsystems zur kontinuierlichen, nicht-invasiven Überwachung nächtlicher Blutdrucktrends. Aufbauend auf einem bereits entwickelten Versuchsaufbau sollen die Signalqualität der optischen Messung weiter verbessert sowie Verfahren zur robusten Bestimmung der Puls-Transit-Zeit (PTT) entwickelt, optimiert und evaluiert werden. Im Mittelpunkt stehen die Optimierung der optischen Sensorkonfiguration, die zuverlässige Extraktion relevanter Merkmale aus EKG- und PPG-Signalen sowie die Untersuchung ihres Potenzials zur kontinuierlichen Abschätzung des nächtlichen Blutdruckverlaufs und der nächtlichen Blutdruckabsenkung.

Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

1. Optimierung der Messeinstellungen

  • Durchführung kontinuierlicher Messreihen zur Analyse des aktuellen Systemverhaltens

  • Untersuchung des Einflusses relevanter Registerparameter (z. B. LED-Intensität, Verstärkung)

  • Identifikation optimaler Parameterkonfigurationen unter Berücksichtigung der bestehenden Hardwaregrenzen

2. Optimierung eines bestehenden Algorithmus zur Puls-Transit-Zeit-Bestimmung

  • Analyse der aktuellen Implementierung und Identifikation verbleibender Fehlerquellen

  • Optimierung der EKG- und PPG-Signalverarbeitung zur Verbesserung der PTT-Schätzung

  • Verbesserung der Fußpunkterkennung im PPG-Signal durch geeignete Signalverarbeitungsverfahren

  • Entwicklung robuster Verfahren zur Erkennung und Behandlung fehlerhafter PTT-Werte

  • Durchführung umfangreicher Messreihen zur Parametrierung und Validierung der Verfahren

  • Bewertung des Einflusses der Optimierungen auf die Stabilität und Genauigkeit der resultierenden PTT-Werte

  • Untersuchung der Eignung der optimierten PTT-Berechnung zur Erfassung nächtlicher Blutdrucktrends

3. Analyse nächtlicher Blutdrucktrends

  • Untersuchung der Eignung von PTT-basierten Merkmalen zur Erfassung nächtlicher Blutdrucktrends

  • Analyse des Potenzials zur Beurteilung der nächtlichen Blutdruckabsenkung (Dipping-Verhalten)

4. Evaluation

  • Erfassung von Messdaten unter verschiedenen Versuchsbedingungen

  • Analyse der Robustheit gegenüber Bewegungsartefakten und physiologischen Störeinflüssen

  • Bewertung der Signalqualität sowie der Stabilität der extrahierten Merkmale

  • Untersuchung der Eignung von PTT- und PWF-Merkmalen für eine kontinuierliche Blutdruckschätzung

  • Vergleich verschiedener Signalverarbeitungs- und Merkmalsextraktionsverfahren

5. Schriftliche Ausarbeitung

6. Abschlussvortrag

 

Erwartete Ergebnisse

Ein softwareseitig optimiertes brustbasiertes PPG-Messsystem mit verbessertem Rohsignalverhalten sowie einer robusten und zuverlässigen Puls-Transit-Zeit-Berechnung. Die entwickelten Verfahren sollen die kontinuierliche Erfassung nächtlicher Blutdrucktrends ermöglichen und eine Beurteilung der nächtlichen Blutdruckabsenkung unterstützen. Die Arbeit soll aufzeigen, inwieweit ein brustbasiertes PPG-Messsystem in Kombination mit einer optimierten PTT-Bestimmung als Grundlage für eine langfristige, nicht-invasive Überwachung des nächtlichen Blutdruckverhaltens eingesetzt werden kann.