Analyse, Aufbau und Evaluation eines Indoor-Lokalisationssystems für medizinische Anwendungen

Status: abgeschlossen
Betreuer: Tim Esemann
Student: Christian Bollmeyer

Themengebiet

In einem Forschungsprojekt LUMEN ist die genaue Körperhaltung des Patienten und insbesondere die Höhe des Herzreferenzpunkts präzise zu bestimmen. Bei medizinischen Operationen wird der Patient eventuell öfter umgelagert. Schon kleine Änderungen in der Körperhaltung des Patienten können sich auf die Messwerte der Vitaldaten auswirken. Daher soll der Herzreferenzpunkt möglichst genau gemessen werden. Als Basis für diese Arbeit ist ein ultrabreitband Lokalisationssystem vorgesehen, das aus mehreren Sensoren besteht und durch Laufzeit- und Einfallswinkelmessung ein oder mehrere Tags lokalisieren kann.

Details

Nach der Inbetriebnahme des Lokalisationssystems sind die Genauigkeitsanforderungen im medizinischen Umfeld festzulegen. Weiterhin sind typische Szenarien im Operationssaal festzulegen, die später untersucht werden. Diese Szenarien enthalten Hindernisse, die die Funkausbreitung beeinflussen können. Dies können z.B. Menschen, Objekte, und Geräte sein, die an verschiedenen Positionen Störungen der Messung hervorrufen. Die Genauigkeit des Systems soll im ersten Schritt in diesen Szenarien quantitativ bestimmt werden. Im weiteren Verlauf werden danach Verbesserungen durch Filteralgorithmen oder Sensordaten-Fusion vorgeschlagen und untersucht. Die Arbeit umfasst die folgenden Aufgaben:

  • Einarbeitung in das Ubisense Lokalisationssystem und die API
  • Inbetriebnahme des Lokalisationssystems
  • Implementierung eines Programms zur Auswertung von Messdaten
  • Analyse und Festlegung der medizinischen Genauigkeitsanforderungen
  • Entwurf von Testszenarien
  • Analyse und Festlegung der Bewertungskriterien
  • Entwicklung und Umsetzung eines Testaufbaus
  • Durchführung der Messungen
  • Zusammenfassung der Ergebnisse
  • Bewertung der Ergebnisse und der Systemleistung im Anwendungsfall
  • Erstellung eines Fehlermodells
  • Bewertung des Einsatzes von Filteralgorithmen und Sensordaten-Fusion zur Optimierung des Systems inkl. Abschätzung der möglichen Verbesserung
  • Umsetzung eines erfolgversprechenden Ansatzes gemäß den Bewertungskriterien
  • Vergleichende Messungen und Auswertung der Ergebnisse

Aufgaben

  • Bewertungskriterien für die Anwendung des Lokalisationssystems
  • Beschreibung der Testszenarien und der Durchführung der Messung
  • Fehlermodell für funkbasierte Lokalisation
  • Bewertung von Filteralgorithmen und Sensordaten-Fusion
  • Messergebnisse und Bewertung der Ergebnisse
  • Dokumentierter Quellcode der Anwendung

Voraussetzungen

  • Bereitschaft sich in ein neues Themengebiet einzuarbeiten
  • Interesse an wissenschaftlicher Arbeit
  • Eigenständiges Arbeiten