Die Photoplethysmographie (PPG) im Ohr als Basis für die Berechnung des Blutdrucks ist eine innovative Methode, die auf dem direkten Zusammenhang zwischen dem Blutvolumen in den Gefäßen des Gehörgangs und dem Blutdruck basiert. Vereinfacht ausgedrückt kann man sagen, wenn das Blutvolumen in den Gefäßen ansteigt, erhöht sich auch der Blutdruck. Diese Veränderungen spiegeln sich auch in der PPG-Pulsform wider, sodass Abweichungen im Blutdruck direkt in der PPG-Kurve erkennbar sind.
Die Herangehensweise von cosinuss°
Die Basis für die Blutdruckberechnung sind PPG-Daten. cosinuss° erfasst mithilfe des c-med° alpha Im-Ohr Sensors qualitativ hochwertige grüne, rote und infrarote PPG-Signale, die durch den Blutfluss in den Gefäßen, die nahe dem äußeren Gehörgang verlaufen, generiert werden. Die Qualität dieser PPG-Daten ist von entscheidender Bedeutung, weil man für die Ableitung des Blutdrucks die Merkmale dieser Kurven ganz genau analysieren muss. Der Grund hierfür liegt in der individuellen Variabilität der Gefäßsteifigkeit von Mensch zu Mensch und die damit einhergehende Individualität der PPG-Wellenformen.
Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat cosinuss° ein neuronales Netz entwickelt, welches in verschiedenen Layern jede Pulswelle in ihre Einzelteile zerlegt und sie anhand zahlreicher Merkmale charakterisiert. Die generierten Informationen werden dann in weiteren Schritten verarbeitet und schließlich in Blutdruckwerte übersetzt.
Sind die PPG-Kurven aufgrund mangelnden Blutflusses oder übermäßiger Bewegung während der Messung gestört oder nicht qualitativ hochwertig, wird eine Zerlegung und Analyse der Merkmale sehr schwierig und die Blutdruckbestimmung eine große Herausforderung. Die Erfassung und die Qualität der PPG-Daten ist also von herausragender Bedeutung.
Vorteile der Photoplethysmographie im Ohr
Die optische Messung von PPG-Signalen im äußeren Gehörgang bietet entscheidende Vorteile gegenüber Messungen am Handgelenk oder Finger. Der Grund hierfür ist die immer fortwährende Durchblutung dieser Körperregion, die in den Extremitäten aus vielfältigen Gründen, etwa wegen Kälte, bei Schock oder während der Nutzung von Tourniquets, nicht gegeben ist. Ist der Messort nicht durchblutet, können keine nutzbaren PPG-Signale erfasst und Vitalparameter abgeleitet werden. Aufgrund der Lage des äußeren Gehörgangs im Körperkern und der Nähe zum Gehirn ist hier die Durchblutung immer gesichert und eine Berechnung der Vitalparameter möglich.
Ein weiterer Vorteil der Messung im Ohr ist, dass der/die Patient:in in kalten Umgebungen nicht entkleidet werden muss. Der Zugang zum Monitoring ist einfach und schnell übers Ohr möglich. Dies ist besonders relevant in der Berg- oder Offshore-Rettung, wo oft die Entscheidung getroffen werden muss, ob bspw. der Blutdruck gemessen werden soll, was das Risiko einer Unterkühlung birgt, oder ob auf diesen wichtigen Vitalparameter verzichtet wird.
Darüber hinaus ist die Messung im Gehörgang weniger anfällig für Bewegungsartefakte, die bei Messungen am Handgelenk oder Finger auftreten können. Die dunkle Umgebung im Gehörgang minimiert zudem äußere Lichteinflüsse, was die Signalqualität zusätzlich verbessert.
Blutdruck-Algorithmus in der Zulassungsphase
In den vergangenen Jahren hat cosinuss° in zahlreichen Studien – sowohl intern als auch in Zusammenarbeit mit klinischen Partnern – hochwertige Daten gesammelt und umfassend analysiert. So besteht heute ein wertvoller Datenschatz mit Informationen von mehr als 500 Personen, über fünf Millionen Herzschlägen und mehr als 86.400 Minuten Aufzeichnung.
Diese Datenbasis hat es ermöglicht, das neuronale Netz auszuweiten und die Machine-Learning-Modelle kontinuierlich zu trainieren und zu optimieren, um einen bereits zulassungsreifen Blutdruck-Algorithmus fertigstellen zu können. Als Nächstes wird cosinuss° diesen Algorithmus in einer klinischen Studie validieren und die Zulassung finalisieren, um den Blutdruck als zusätzlich zertifizierten Vitalparameter mit anbieten zu dürfen.
