Technisches und Algos bei Smart Health

[DHKW]

Das Projekt möchte ich erstmal nicht im Detail vorstellen, ich hatte es mir überlegt, aber vorerst dagegen entschieden. Vielmehr würde ich hier gerne die ein oder andere technische Frage stellen, ev kann mir ad hoc wer weiterhelfen, da ich zeitlich die Sensoren selbst Code/ recherchieren muss und auch bzgl den Algos gerade sehr viel lese. Gerade in manchen Dingen wie zB EKG fehlt mir auch das Basic Wissen und ich müsste mich erst einarbeiten, darum möchte ich gleich mal fragen: Wie klein kann ich die EKG Elektroden hinbekommen? Mir sind folgende noch zu groß: https://www.medicalexpo.de/prod/neot...95-900569.html

Hier gehts es um die Auswertung an einem esp32 der die Daten dann per Wlan an ein Cloud schickt, das klappt bereits bei Temperatur und Puls und bald auch O2, damit er 24/7 die Daten aufzeichnet (da codet mir zum Glück ein Kumpel, mit einer App dazu), das EMG sollte auch bald gehen, nur würde ich für das EMG und dann auch EKG gerne die kleinsten Elektroden nutzen. Meine These ist, wenn man diese fest verklebt, dann könnte man die selben Ohm hinbekommen, ohne die große Fläche zu benötigen. Hat da wer Infos?

[KlausB]

Du wirst schon eine analoge Eingangsstufe vor dem esp32 brauchen (das ist der teurere Teil): Das heißt einen Impedanzwandler und Messverstärker. Der muss natürlich gegen elektrische und magnetische Felder abgeschirmt sein, ebenso wie die Messkabel.

Mit den Bauanleitungen zum esp32 die so verfügbar sind (mit einfachen A/D-Wandlern) kann man bestenfalls die Herzfrequenz beurteilen, aber auch nicht mehr. Für einen Kardiologen ist das relativ nutzlos.

[DHKW]

Du wirst schon eine analoge Eingangsstufe vor dem esp32 brauchen (das ist der teurere Teil): Das heißt einen Impedanzwandler und Messverstärker. Der muss natürlich gegen elektrische und magnetische Felder abgeschirmt sein, ebenso wie die Messkabel.

Mit den Bauanleitungen zum esp32 die so verfügbar sind (mit einfachen A/D-Wandlern) kann man bestenfalls die Herzfrequenz beurteilen, aber auch nicht mehr. Für einen Kardiologen ist das relativ nutzlos.

Ich hab hier eine Stufe für das EMG, der gibt dann eine analoge Spannung aus, wie gut das hier klappt muss ich schauen... also die ganzen Module wie SpO2 laufen gleich gut wie zB Mashimo, das kann ich einfach ermitteln, da ich die Vergleichsmessungen habe, beim EKG hab ich auch die Vitaguards. Störsignale können ein Hindernis sein, muss man dann ermessen. Das gute beim Esp ist, dass man mit allen Modulen der Arduionos drauf gehen kann, da gibts wirklich für alles welche (zB auch Kontakloses Messen von Wind). Das schirmen gegen Störsignale ist natürlich ein Störfaktor, mögliche Ungenauigkeiten der Boards wären auch einer. Ich denk aber nicht, dass die günstigen (beim EMG reden wir von 30€) schlechter sind, die Bauteile sind ja nicht das teure, das teure ist dann die Zulassung, ich muss es ja nicht zulassen. Eliteunis wie zB das MIT nutzen auch esp32 etc pp und bauen ja auch nicht immer für jede Messung die Schaltung selbst im Prototyp. Ich werd jetzt mal einfach EMG messen und dann schauen was dabei rumkommt, so Sachen wie einen Servo steuern ist kein Problem, ob das diagnostisch reicht wird man sehen. Ich möchte einen Alarm machen bei Spastiken, das dürfte eigentlich nicht besonders schwer sein, alles andere (das ganze Grundgerüst) ist schon fertig.

Ich mach dann von den Messungen, wenn es klappt, mal Bilder und lad sie hoch. Aktuell geht nur mal die Temperatur online, ist aber auch schonmal was, da ermittle ich die Fenster und Wandtemperatur und die Autonomen Dysfunktionen ... kleiner Tipp, eine Fensterheizung wirkt wunder.

[KlausB]

Natürlich benutzen auch Eliteunis den esp32 oder ähnliche Single-Chip-Computer, ebenso wie die Anbieter medizintechnischer Produkte.
Aber das ist eben nur die Anzeigeeinheit.
Das was in's Geld geht ist die vorgeschaltete anlaoge Signalaufbereitung. Darin begründet sich auch der Preis und nicht etwa an den Zulassungsverfahren.
Im Uni-Labor verfügt man natürlich auch über spezielle einstellbare Signalaufbereitungsgeräte aus der Messtechnik. Die kosten aber ein vielfaches dessen, was bei professionellen angewandten Geräten angesagt ist.

Für den ESP32 gibt es diverse Schnittstellen, aber professionellen Anforderungen genügen die bei Weitem nicht. Das ist eigentlich nur Spielerei ohne echten medizinischen Nutzen.
Stell Dir das mit dem Schirmen und dem SNR und Übersprechverhalten nciht so einfach vor. Das fängt schon beim Leiterplattendesign an. Natürlich kann man da auch nur hochwertige Bauteile, am besten hochwertige SMD's (wenn's mobil sein soll) verwenden. In professionellen Geräten sind meistens nach Kundenvorgaben speziell von den Bauteileherstellern Bauteile verbaut.

Wie misst Du denn das EMG?

[KlausB]

Was willst Du denn mit den Algorithmen auswerten?

[DHKW]

Routen der Multilayouts wäre auch möglich, wäre aber erst für die Verkleinerung geplant. Es hängt da mE schon auch stark davon ab was man messen will, einen SpO2% kannst du sehr genau und billig ermitteln, beim EMG hab ich dbzgl noch nicht recherchiert. Es mach ja auch einen Unterschied, ob du Fibrillieren des Muskels messen willst, oder eine Spastik. Die Formeln sind mehrer Seiten lang, erstmal möchte ich nur Alarme definieren und die Daten sammeln (zB mit ml (machine learning) Spastiken definieren und dann später die ganzen Trigger auswerten), dazu reicht mir eine Sensitivität, die eben eine Spastik erkennt, wir reden hier ja nicht von der Sensitivität die man bei PSA braucht.

Mir gehts primär erstmal um Triggererkennung und später bei bestimmten Symptomkomplexen durch das ermitteln von Medikamentenwirkungen. Ich hab das aktuell immer manuell gemacht, als protokolliert und dann durch die Protokolle Medikamente eingestellt, das klappt auch, ist aber sehr aufwendig. Das Teil zeichnet dann auf: Temperatur draußen, Temperatur Wand, Vasospasmen, EMG, EKG, Atemfrequenz, Gehen, Essen (über die App die Nahrungsmittel), Medikamente etc pp. Die Mustererkennung haut dann Trigger raus, also VA Symptomenkomplex X Trigger Y. Es ist jetzt etwas komplexer wie ich es geschrieben hab, aber erstmal gehts mir ganz banal nur um das Messen der Atemfrequenz, Spastik, Sauerstoffsättigung, Puls, Blutdruck und Alarme. Damit das stabil läuft, dauert es eh - da die Module durchaus Schwankungen unterliegen in der Qualität, das sehe ich wie du. Für das Programm reicht aber auch zu beginn der günstige Sensor/ Vorschaltung, dann muss man eben den Preis solange steigern, bis die benötigte Sensitivität erreicht ist. zB ist der Infrarot- Temperatur- Sensor nicht billig.

[DHKW]

Wie misst Du denn das EMG?

Wie meinst du das? Oberflächen EMG, mit einer Nadel will ich nicht pennen. ^^ Ich hab Nachts manchmal Spasmen, und die soll das Teil erkennen, also einfach von den EKG Elektroden in das Modul, von dort in den ESP, der gibt dann das Signal aus und speichert das Muster, das geht dann an die Cloude und wird eben klassisch wie beim EMG bekannt dargestellt, dann schauen wir bzgl Setpoints oder ob es Muster benötigt.

[DHKW]

Falls das wen interessiert, hier ist die Doku zu einem EMG Modul: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/...lAT-04-001.pdf

[KlausB]

Das hat jetzt aber nicht wirklich etwas mit einem EMG zu tun.
Was da gemessen wird ist offensichtlich die Brummspannung, die sich mit Straffung der Haut verändert.
Nimm mal ein Ozzilloskop, lege eine Messspitze auf die Haut (egal ab da ein Muskel ist) und variiere den Druck. Da wirst Du genau das sehen. Das hat überhaupt nichts mit elektrischer Aktivität des Muskels zu tun, sondern rein mit der Größenveränderung des Muskels.

[DHKW]

Das hat jetzt aber nicht wirklich etwas mit einem EMG zu tun.

Sind halt Oberflächen EMGs, die gibts auch (total überteuert) für klinische Medizin. Natürlich nutzt man das nicht für die Diagnostik einer NME, gibt aber zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Eine Spastik sollte man da schon erkennen können, wie genau die gehen kann ich auch erst sagen, wenn ich mal Messdaten habe. Wobei man damit auch eine Bewegungsanalyse machen könnte, das hab ich nur nicht vor, mir gehts nur um die Alarmfunktion.

[KlausB]

... Oberflächen EMGs, die gibts auch (total überteuert) für klinische Medizin.....

Die messen aber tatsächlich die elektrischen Potentiale der Muskelzellen, so wie ein Nadel-EMG (allerdings nicht einzelne Zellen).
Das ist ein technisch wesentlich höherer Aufwand und deshalb auch teurer.

Mit dem, was Du da vorhast wirst Du nicht einmal eine Spastik feststellen können, weil da das Signal auch anfängt zu schwanken.
Das Ding taugt eigentlich zu Nichts. Das was Du da misst kannst Du auch optisch sehen und spürst Du auch selber. Im Schlaf gibt das auch keine vernünftigen Messwerte (unwillkürliche Bewegeung, Schwitzen, schwankende Umgebungstemperatur).

[DHKW]

[1]Die messen aber tatsächlich die elektrischen Potentiale der Muskelzellen, so wie ein Nadel-EMG (allerdings nicht einzelne Zellen).
... Im Schlaf gibt das auch keine vernünftigen Messwerte ([2]unwillkürliche Bewegeung, Schwitzen, schwankende Umgebungstemperatur).

Ich hab jetzt einfach mal ein Modul genommen, wir können auch den BP, also Blutdruck, herausrechnen und das ist technisch relativ neu. Könnte natürlich sein, dass ich jetzt ein falsches Modul gekauft hätte, das wäre aber kein Problem. Das Signal sieht aber gleich aus, wie die unterschiedlich messen solln ist mir jetzt auch nicht klar, hast du dazu einen Link? Zum EMG muss ich mich noch einlesen, aber da das Signal genau gleich aussieht erschließt sich mir nicht wie die anders messen sollen. Auch beim Nadel EMG wird die Differenzspannung ermittelt. Dass hier direkt die Spannung genommen wird, glaube ich weniger.

Ad 2, das ist gar kein Problem die Parameter mit ml rauszurechnen, das ist ne Kleinlichkeit mit ml. Bewegung werden ohnehin immer erfasst, auch Umgebungstemperatur, Schweißproduktion auch, aber das ist alles wie gesagt schon lange kein Thema mehr, die Frage ist wie sensitiv das EMG Signal ist.

[KlausB]

Dass hier direkt die Spannung genommen wird, glaube ich weniger....

Genau das tut ein Nadel-EMG.

" Auch beim Nadel EMG wird die Differenzspannung ermittelt."
Das ist die einzige Möglichkeit kleine Signale zu messen: Das Signal ist immer die Differenz zum Hintergrundrauschen. Wie gut das eine Messelektronik kann (SNR) ist das wesentliche Qualitätsmerkmal. "Dein" EMG ist von daher schon vom mechanischen Aufbau her untauglich. Der offene Aufbau und das Platinendesign, soweit es schon von der Lage der elektronischen Baueelemente ersichtlich ist muss zu einem hohen Grundrauschen führen. So könnte das Gerät, selbst wenn es die elektrischen Signale des Muskels aufnehmen würde, diese auch mit dem größten Aufwand nicht vom Rauschen unterscheiden.

[DHKW]

Genau das tut ein Nadel-EMG.

" Auch beim Nadel EMG wird die Differenzspannung ermittelt."
Das ist die einzige Möglichkeit kleine Signale zu messen: Das Signal ist immer die Differenz zum Hintergrundrauschen. Wie gut das eine Messelektronik kann (SNR) ist das wesentliche Qualitätsmerkmal. "Dein" EMG ist von daher schon vom mechanischen Aufbau her untauglich. Der offene Aufbau und das Platinendesign, soweit es schon von der Lage der elektronischen Baueelemente ersichtlich ist muss zu einem hohen Grundrauschen führen. So könnte das Gerät, selbst wenn es die elektrischen Signale des Muskels aufnehmen würde, diese auch mit dem größten Aufwand nicht vom Rauschen unterscheiden.

Ich beziehe mich auf die Differenz (GND auf -), wenn du die Schaltung zu dem Sensor siehst, brauchst du hier einen - GND und + , man kann auch nur rein das Signal vom Muskel abnehmen, kann mir aber nicht vorstellen, dass man da durch die Haut kommt. Aber ist jetzt nicht so wichtig, eine reine Muskelkontraktion sieht man im EMG und eine stärkere Spastik/ Dysoni und DD damit auch, mehr brauche ich aktuell nicht... ich vermute das kann das Teil, das zeigt sich aber. Ich hab grad irgendwo einen Bug drinnen im ESP und will es nicht auf dem Arduino coden, wenn ich den Bug draußen hab messe ich einige male, dann sehe ich das ja wie genau das misst. natürlich gibts auch wesentlich bessere, die Frage ist halt wie genau du durch die Haut überhaupt messen kannst, das Nadel EMG misst durch direkten Kontakt ... ob es so genaue Oberflächen EMGs gibt, bezweifle ich etwas, aber dazu hab ich mich auch noch nicht eingelesen. Eine Spastik, die zu relevanten Schäden führt, ist aber nicht unerheblich und mE ziemlich wahrscheinlich auch mit dem Teil messbar. Hier siehst du ein geglättetes Signal: https://www.youtube.com/watch?v=1LjE07z5r7c&t=156s

[KlausB]

Ich beziehe mich auf die Differenz (GND auf -), ...

Du meinst die Potenzialdifferenz. Das nennt man Spannung.
Die Differenzspannung wäre die Differenz von 2 Potenzialdifferenzen, wobei die eine Potenzialdifferenz ein Teil der 2. ist.