Amerikanische Forscher machen die mit dem Blutfluss wechselnde Färbung der Haut sichtbar

Die Farbe des Gesichts pulsiert mit dem Schlag des Herzens: Was für das bloße menschliche Auge unsichtbar ist, macht eine von amerikanischen Wissenschaftlern entwickelte Software nun sichtbar. Das Bildverarbeitungssystem vergrößert winzige zeitliche Farbveränderungen ins Riesenhafte wie eine Lupe. Das Programm ist mehr als ein netter Gag: Es könnte einmal zur wirkungsvollen Überwachung von Herzschlag und Atmung von Patienten eingesetzt werden.

Das Prinzip der von Wissenschaftlern um Michael Rubinstein vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelten Software erinnert an die Equalizer, wie sie in hochwertigen Audioanlagen eingesetzt werden: Über Schiebeknöpfe können hier einzelne Frequenzbereiche der Musik gezielt lauter oder leiser geregelt werden. Bei der Software sind dies typische Frequenzen, in denen sich bestimmte Details der aufgenommenen Bilder zeitlich wiederholen – beispielsweise im Rhythmus der Pulsfrequenz.

Die Software teilt dazu die Daten eines ganz gewöhnlichen Videos zunächst in unterschiedliche Teilbänder auf. Zeitliche Veränderungen in diesen Teilbändern lassen sich dann gezielt verstärken. Diese Verstärkung wird dann wieder über die ursprünglichen Videodaten gelegt, wodurch Veränderungen sichtbar werden, die für das bloße Auge sonst niemals zu erkennen wären. Auf diese Weise konnten die Forscher das Fluktuieren der Gesichtsfarbe zwischen Rot und vornehmer Blässe im Takt des Blutflusses sichtbar machen und selbst so winzige Veränderungen visualisieren wie das Wandern eines Schattens auf einer Hauswand mit dem Lauf der Sonne.

Eher zufällig bemerkten die Wissenschaftler, dass sich mit einer entsprechenden Anpassung der Software nicht nur Farbveränderungen, sondern auch sonst kaum merkliche Bewegungen verstärken lassen. So machten sie beispielsweise das An- und Abschwellen der Haut über einem Blutgefäß oder das feine Heben und Senken des Brustkorbs bei einem atmenden Säugling sichtbar.

Mit dieser Kombination von Farbe und Bewegung sind besonders interessante Anwendungen möglich: So könnten mit der Software allein mit einer Kamera Herzfrequenz und Atmung von Patienten kontrolliert werden. Damit ließen sich beispielsweise auch Babys sicher überwachen, für die im ersten Lebensjahr die Gefahr des sogenannten plötzlichen Kindstods besteht: Aus bisher nicht sicher geklärten Gründen setzt hierbei die Atmung plötzlich aus. Zum Schutz vor diesem Phänomen werden bei besonders gefährdeten Kindern heute Sensoren eingesetzt, die jedoch häufig Fehlalarme produzieren. Mit der neuen Software könnte diese Überwachungstechnik zuverlässiger und einfacher werden – zumal die Anforderungen an die Rechnerleistung so gering sind, dass sie von einem gewöhnlichen Laptop zu bewältigen sind. (ud)

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