Η ασύρματη μετάδοση δεδομένων τηλεϊατρικής καθιστά ένα εύρος μετρήσεων που θα έπρεπε να έχουν καθηλωμένο τον ασθενή, να γίνεται εύκολα και απομακρυσμένα. Στην παρούσα εργασία γίνεται διερεύνηση των δυνατοτήτων που προσφέρει η ασύρματη μετάδοση τηλεϊατρικών δεδομένων και ειδικότερα το πρωτόκολλο IEEE 802.15.4, το οποίο εντάσσεται στα ασύρματα δίκτυα χαμηλής ισχύος. Το πρωτόκολλο αυτό υποστηρίζει χαμηλό ρυθμό μετάδοσης δεδομένων, ικανό όμως για τη μετάδοση βιολογικών δεδομένων, έχει χαμηλή κατανάλωση ισχύος, είναι χαμηλού κόστους και έχει μια εμβέλεια 10 έως 75 μέτρα. Παράλληλα με τη διερεύνηση των δυνατοτήτων του συγκεκριμένου πρωτοκόλλου στην μετάδοση βιολογικών δεδομένων γίνεται και υλοποίηση σε hardware ενός συστήματος συγκέντρωσης και μετάδοσης των δεδομένων με το πρωτόκολλο IEEE 802.15.4. / The wireless data transmission in telemedicine makes a range of measurements that should have riveted the patient, easily and remotely. In the present work is exploring the possibilities to offer wireless telemedical data transmission and in particular Protocol IEEE 802.15.4, Zigbee. This protocol supports low data transmission rates, but able to transmit biological data. Alongside exploring the possibilities of the transmission protocol to biological data and is a hardware implementation of a system gathering and data transmission protocol with IEEE 802.15.4.

The Intensive Care Unit, well known as ICU, is a specialized section of a hospital that provides comprehensive and continuous care (treatment and monitoring) for persons who are critically ill or in an unstable condition and who can benefit from treatment. The importance of this specific area of the hospital can be also understood from the amount and variety of the equipment that is installed inside. Therefore the Intensive Care Unit (ICU) should provide both continuous fault-free equipment operation and enhanced electrical safety for the patients and the medical staff. The main objective of the thesis is to study and design the electrical installation and the dedicated devices of a sample ICU, according to the latest European regulations and standards. In the first introductory chapter is described the main ICU medical equipment, patient modules, areas and utilities. The second chapter contains the Main Standards, Directives and Recommendations related to the building installing and testing of the ICU electrical installation and dedicated equipment. Chapter three described general the electrical safety in the ICU and the methods and means of protection against an Electrical shock. The next chapter reviews the methods and means of protection against an Equipment Malfunction and against Mains power failure. The fifth chapter is the design of a sample ICU Area including main power electrical installation and dedicated protection and monitoring devices. The last chapter includes the electrical safety tests of the installed system and dedicated devices and also the value limitations according to the European Standards and Regulations. / Η Μονάδα Εντατικής Θεραπείας, γνωστή ως ICU, είναι ένα εξειδικευμένο τμήμα του νοσοκομείου που παρέχει πλήρη και συνεχή φροντίδα (θεραπεία και παρακολούθηση) στα πρόσωπα που αντιμετωπίζουν κρίσιμα προβλήματα υγείας ή βρίσκονται σε μια ασταθή κατάσταση. Ο εξειδικευμένος εξοπλισμός της χωρίς καμία αμφιβολία μπορεί να επιφέρει πολύ θετικά αποτελέσματα στον ιατρικό τομέα Η λειτουργία και η σημασία της μονάδας, αναμφίβολα μπορούν να διαφανούν και από τον άριστο εξοπλισμό που διακατέχει. Είναι βέβαιο ότι μέσα από την συγκεκριμένη μονάδα θεραπείας μπορεί να δοθεί στον ασθενή η κατάλληλη σημασία έτσι ώστε να μπορεί να γιατρευτεί. Ο άρτια εξοπλισμός που υπάρχει μπορεί να επιφέρει άριστα αποτελέσματα. Συνεπώς, η Μονάδα Εντατικής Θεραπείας (ICU) πρέπει να συνεχίσει την απρόσκοπτη λειτουργία της και συνάμα την ενίσχυση του εξοπλισμού της, έτσι ώστε να υπάρχει ενισχυμένη ηλεκτρική ασφάλεια τόσο για τους ασθενείς όσο και για το ιατρικό προσωπικό. Ο κύριος στόχος της διατριβής είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός της ηλεκτρικής εγκατάστασης και δείγμα των αποκλειστικών συσκευών της μονάδα, σύμφωνα με τις τελευταίες ευρωπαϊκές προδιαγραφές. Στο πρώτο εισαγωγικό κεφάλαιο, περιγράφεται ο βασικός εξοπλισμός της μονάδας και η ιατρική που παρέχεται. Ακολούθως στο δεύτερο κεφάλαιο περιλαμβάνονται οι κύριοι κανόνες, οδηγίες και οι συστάσεις που σχετίζονται με την εγκατάσταση του κτιρίου. Επίσης γίνεται αναφορά στον έλεγχο της ηλεκτρικής εγκατάστασης και του ειδικού εξοπλισμού της μονάδας. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η γενική ηλεκτρική ασφάλεια στη μονάδα, με ιδιαίτερη αναφορά στις μεθόδους και στα μέσα προστασίας από ηλεκτροπληξία. Στη συνέχεια στο επόμενο κεφάλαιο εξετάζεται το κατά πόσο οι μέθοδοι και τα μέσα προστασίας μπορούν να είναι λειτουργικά έναντι των δυσλειτουργιών που μπορεί να προκληθεί από την διακοπή ρεύματος. Για την όσο καλύτερη λειτουργία της μονάδας γίνεται αναφορά στο πέμπτο κεφάλαιο, όπου γίνεται νύξη για τον σχεδιασμό του χώρου της μονάδας, συμπεριλαμβανομένων των κύριων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων συσκευών προστασίας και παρακολούθησης. Μέσα από μια εκτεταμένη ανασκόπηση, έρευνα και πληθώρα πειραμάτων στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι ηλεκτρικές δοκιμές ασφαλείας του εγκατεστημένου συστήματος, οι ειδικές συσκευές, σύμφωνα πάντα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα και κανονισμούς.

Το αντικείμενο της εργασίας είναι ο υπολογισμός του καρδιακού και αναπνευστικού παλμού με επεξεργασία του σήματος που λαμβάνεται με χρήση πιεζοηλεκτρικού αισθητήρα. Ο αισθητήρας είναι τοποθετημένος στον λαιμό και ανιχνεύει ένα σήμα που περιλαμβάνει τόσο τον καρδιακό, όσο και τον αναπνευστικό ρυθμό. Η δειγματοληψία και μετατροπή του σήματος σε ψηφιακό γίνεται με χρήση του microcontroller MSP430F149 ο οποίος προγραμματίζεται κατάλληλα για το σκοπό αυτό. Το ψηφιακό αυτό σήμα επεξεργάζεται με κατωδιαβατό φίλτρο πεπερασμένης κρουστικής απόκρισης προκειμένου να αποκοπούν οι υψηλές συχνότητες και υπολογίζεται η ενέργεια του προκύπτοντος σήματος. Εν συνεχεία με χρήση του FFT, και κατάλληλων φίλτρων γίνεται ο διαχωρισμός του σήματος σε αναπνοής και καρδιακού ρυθμού. / -

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός μοντέλου Επαυξημένης Πραγματικότητας για την υποβοήθηση του χειρουργού-χειριστή ρομποτικού μηχανήματος. Το μοντέλο αυτό παρουσιάστηκε για την εύρεση του οπτικού πεδίου του ειδικού ενδοσκοπίου. Για τον σκοπό αυτό κατασκευάστηκαν δύο προγράμματα τα οποία μπορούν να χειριστούν ιατρικά δεδομένα και να προσφέρουν εικόνες από το εσωτερικό του μοντέλου του ασθενούς. Συγκεκριμένα, έγινε μελέτη των βασικών μεθόδων εφαρμογής Επαυξημένης Πραγματικότητας στην χειρουργική, όπως η εγγραφή του ασθενούς, η κατάτμηση των ιατρικών δεδομένων, η τρισδιάστατη ανακατασκευή τους και η ανίχνευση των ενδοσκοπικών εργαλείων και της κάμερας. Παρουσιάστηκε το πλήρες θεωρητικό μοντέλο εφαρμογής επαυξημένης πραγματικότητας και έγινε ανάλυση των επιμέρους διαδικασιών. Κατασκευάστηκαν με την βοήθεια της Matlab δύο προγράμματα με τα αντίστοιχα GUIs για τον προεγχειρητικό σχεδιασμό και την διεγχειρητική καθοδήγηση/επαύξηση αντίστοιχα. Τέλος έγινε δοκιμή των προγραμμάτων χρησιμοποιώντας 22 τομές μαγνητικής τομογραφίας (μορφής DICOM) εγκεφάλου με εμφανή καρκίνο στην αριστερή κοιλία. Επίσης καταγράφηκαν οι εικόνες και τα δεδομένα που παίρνουμε σε κάθε βήμα εφαρμογής των προγραμμάτων με στόχο την αξιολόγηση τους. Το μοντέλο αυτό κατασκευάστηκε με στόχο την εφαρμογή του σε επεμβάσεις μέσω του ρομποτικού μηχανήματος daVinci. Παρόλα αυτά η γενικότερη εφαρμογή της μεθοδολογίας που αναπτύσσεται μπορεί να βρει εφαρμογές και σε άλλες ενδοσκοπικές επεμβάσεις. / The purpose of this thesis was to develop a model of Augmented Reality to assist the surgeon-operator of a robotic machine. The model has been presented for finding the field of special endoscope. For this purpose we built two programs that can manipulate medical data and provide images of the interior of the patient’s model. Specifically, a study was done in the basic methods of Augmented Reality application in Surgery such as, the registration of the patient, the segmentation of medical data, their 3D reconstruction and the detection of endoscopic instruments and the camera. Has been presented the complete theoretical model for applying augmented reality and an analysis of individual procedures was done. Moreover we constructed with the help of Matlab two programs with their GUIs, for preoperative planning and intraoperative guidance/augmentation, respectively. Finally the programs were tested, using 22 MRI slices (format DICOM) with visible brain cancer in the left ventricle. Also were recorded images and data that we get at each step of programs implementation in order to evaluate them. This model was constructed to implement the operations through the daVinci robotic machine. Nevertheless, the general application of the methodology developed in this study may find applications also in other endoscopic procedures

The purpose of this study was to investigate challenges experienced by nurses in the use of electronic whiteboards at one private hospital in the Gauteng province in South Africa. The researcher had observed a continuation of use of the manual dry-erase patient whiteboards in parallel to the use of new the electronic whiteboards in a ward, yet the electronic whiteboard had been implemented to replace the manual system in order to improve service delivery. A descriptive, quantitative study design was used for the study, with n=83 participants being voluntarily surveyed at the hospital over a one month period. The major findings were that the new electronic whiteboards were not always online which necessitated a parallel manual system as backup. Secondly, 47.5% of the respondents requested more training on the whiteboards. A needs assessment to determine training requirements and further investigation into the frequent unavailability of the electronic whiteboards is recommended / Health Studies / M.A. (Public Health - with specialisation in Medical Informatics)

L’objectif de cette thèse est la conception de biocapteurs capables de détecter la présence de séquences d’ADN sans utilisation de marqueurs chimiques ou de traitement préalable de l’échantillon. Le principe de mesure utilise la spectroscopie d’impédance pour la détection du changement provoqué par la présence de la séquence ADN sur le biocapteur. Notre étude s’appuie sur des simulations analytiques et numériques pour définir les dimensions des capteurs adaptés aux mesures en basse fréquence ainsi que le développement d’un modèle de circuit équivalent qui prend en considération les effets d'interfaces. La fabrication du capteur a été réalisée en plusieurs étapes. Dans un premier temps, la conception et la fabrication en salles blanches ont été optimisées pour des structures interdigitées avec différentes géométries et différents types de substrat (Verre, Si, SiO2). Après la validation du modèle, par des mesures sur des solutions de conductivité étalon et sur plusieurs concentrations d’ADN, l’analyse des résultats nous a conduits à proposer une nouvelle structure à électrodes concentriques mieux adaptée aux mesures d’impédance en basses fréquences pour des milieux liquides. Deux prototypes de taille micrométriques, l’un à électrode interdigitée et l’autre à électrode concentrique ont été développés pour une étude comparative / The objective of this thesis is the conception of a biosensor able to detect the presence of DNA sequences without any use of chemical markers or a prior treatment of the samples. The measurements are performed using impedance spectroscopy technique to detect the changes caused by the presence of DNA sequences on the biosensor. Our study is based on analytic and numeric simulations, which allows us to define the dimensions of the sensors adapted to low frequency measurements and to propose an equivalent circuit model taking into account the effects of the electrical double layer. The sensor was manufactured in several steps. Initially, clean room design and manufacturing were optimized for interdigitated structures with different geometries and substrate types (Glass, Si, SiO2). The data analysis of the measurement on standard conductivity and on several DNA concentrations using interdigitated electrode biosensor, allows us to propose a new design with concentric electrodes which is more adapted to low frequency impedance measurement according to a comparative study between interdigitated and concentric electrodes

La prise en charge en urgence des pathologies ischémiques repose dans un premier temps sur la thrombolyse et/ou l’angioplastie puis dans un second temps sur des mesures hygiéno-diététiques. L’angioplastie consiste en la destruction de l’obstacle situé dans l’artère et elle est souvent suivie (dans 70 % des cas) par la pose d’une endoprothèse ou stent afin que le vaisseau lésé retrouve son diamètre. Malgré des innovations thérapeutiques (stents libérant des principes actifs), des problèmes de thrombose et de resténose au niveau du site lésé sont observés. Or, le monoxyde d’azote, NO, un gazotransmetteur de l’organisme, possède des propriétés intéressantes (antiagrégant plaquettaire, effet de recrutement des cellules endothéliales, effet antiprolifératif sur les cellules musculaires lisses) pour lutter contre ce phénomène, à concentration physiologique. Dans ce travail, nous avons développé une formulation innovante pouvant recouvrir un stent et étant capable de délivrer du NO. Il s’agira d’incorporer des nanoparticules d’or caractérisées par une capacité de greffage par un donneur de NO (AuNP@RSNO) très importante au sein des couches d’un film constitué de polyélectrolytes (polycations et polyanions interagissant de façon électrostatique). Ici, les AuNP sont considérées comme une matière première pharmaceutique. Une méthode de dosage et un contrôle qualité de ces dernières ont donc été développés. Les films créés présentent une stabilité importante (> 1 an) et sont capables d’immobiliser un grand nombre d’AuNP (1012 AuNP/cm²/cycle). Pour augmenter le taux de chargement des AuNP au sein des films, l’optimisation de leur construction a été réalisée. Plusieurs polycations ont été testés (chlorhydrate de poly(allylamine), poly(éthylène glycol) et poly(méthacrylate d’ester)) ainsi que deux milieux de dissolution différents (tampon phosphate et tampon Tris, à pH et concentrations identiques). Le meilleur rapport stabilité/taux de chargement a été atteint avec l’utilisation du chlorhydrate de poly(allylamine) et le tampon Tris. Enfin, les films ont présenté une inertie face à des protéines, des cellules et du sang total. Le système développé représente donc une forme adaptée pour être déposé à la surface de stents / Emergency management of ischemic pathologies is initially based on thrombolysis and / or angioplasty and secondly on hygiene-dietetic measures. Angioplasty consists of the destruction of the obstacle located in the artery and is often followed (in 70% of cases) by placing a stent so that the damaged vessel regains its diameter. Despite therapeutic innovations (drug eluting stents), problems of thrombosis and restenosis in the injured site are often observed. However, nitric oxide, NO, has interesting properties (platelet antiaggregant, endothelial cell recruitment effect, antiproliferative effect on smooth muscle cells) against this phenomenon at physiological concentration. In this work, we developed an innovative formulation that can deposited on a stent and that will be able to deliver NO. AuNP grafted with a high density of NO donors (AuNP@RSNO) will be incorporated in layer-by-layer films composed of polyelectrolytes (electrostatic interactions between polycations and polyanions) Here AuNPs are considered as a pharmaceutical raw material. A quantification method and a quality control of them were therefore developed. Created films created showed an important stability (> 1 year) and were able to immobilize a large number of AuNP (1012 AuNP/cm²/cycle). In order to increase the loading rate of AuNP films, optimization of their construction was carried out. Several polycations were tested (poly (allylamine hydrochloride), poly (ethylene glycol) and poly (methacrylate ester)) as well as two different dissolution media (phosphate buffer and Tris buffer, same pH and concentrations). The best stability/loading ratio was achieved with the use of poly (allylamine) hydrochloride and Tris buffer. Finally, the films showed inertness when they were exposed to proteins, cells and whole blood. The developed system is therefore well suited to be deposited on the surface of stents

The purpose of this study was to investigate challenges experienced by nurses in the use of electronic whiteboards at one private hospital in the Gauteng province in South Africa. The researcher had observed a continuation of use of the manual dry-erase patient whiteboards in parallel to the use of new the electronic whiteboards in a ward, yet the electronic whiteboard had been implemented to replace the manual system in order to improve service delivery. A descriptive, quantitative study design was used for the study, with n=83 participants being voluntarily surveyed at the hospital over a one month period. The major findings were that the new electronic whiteboards were not always online which necessitated a parallel manual system as backup. Secondly, 47.5% of the respondents requested more training on the whiteboards. A needs assessment to determine training requirements and further investigation into the frequent unavailability of the electronic whiteboards is recommended / Health Studies / M.A. (Public Health - with specialisation in Medical Informatics)

Die vorliegende Arbeit gibt einen aktuellen Überblick über Einsatzmöglichkeiten des Telemonitorings in der Kardiologie. Zunächst werden telemedizinische Verfahren in der Diagnostik des akuten Koronarsyndroms dargestellt. In einem weiteren Kapitel wird auf den Einsatz der Telemedizin (Tele-EKG-Recorder, Herzfrequenzanalyse mittels Smartphones und Smartwatches, externe und implantierbare Loop-Recorder) eingegangen. Weiterhin werden Einsatzmöglichkeiten des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten (antibradykarde Herzschrittmacher, ICDs, CRT-Systeme) aufgezeigt. Ein weiteres Kapitel beschäftigt sich mit dem Einsatz des Telemonitorings bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz. Außerdem werden telemedizinische Anwendungen bei Patienten mit arterieller Hypertonie besprochen. Schließlich werden juristische Aspekte des Telemonitorings in der Kardiologie diskutiert.:Danksagung Abkürzungsverzeichnis Studienakronyme 1 Motivation 2 Telemonitoring bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit 2.1 Telemedizinische EKG-Übertragung bei Patienten mit akutem STEMI 2.2 Telemedizinische Überwachung von Patienten während der kardiologischen Rehabilitation 2.3 Neue Entwicklungen in der EKG-Aufzeichnung und -Analyse 2.4 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit 3 Telemonitoring bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen 3.1 Tele-EKG-Eventrecorder 3.2 EKG-Aufzeichnung und Herzrhythmusanalyse mit Smartphones und Wearables 3.2.1 Entwicklung und technische Grundlagen 3.2.2 Detektion von Vorhofflimmern mit Smartphones und Smartwatches 3.2.3 Probleme und Perspektiven in der Anwendung von Smartphones und Wearables in der klinischen Praxis 3.3 Externe EKG-Loop-Recorder mit telemedizinischer EKG-Übertragung 3.4 Implantierbare Loop-Recorder mit telemedizinischer EKG-Übertragung 3.5 Telemonitoring bei Patienten mit tragbaren Kardiovertern-Defibrillatoren 3.6 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen 4 Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.1 Aktuelle Herausforderungen in der Therapie mit aktiven kardialen Implantaten 4.2 Ziele und Methodik des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.3 Technik des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.3.1 Entwicklung der Technologie 4.3.2 Technische Umsetzungen durch die einzelnen Hersteller 4.3.2.1 Home Monitoring®-System 4.3.2.2 CareLink®-System 4.3.2.3 Merlin.net®-System 4.3.2.4 Latitude®-System 4.3.2.5 Smartview®-System 4.3.3 Cyber-Security bei vernetzten, aktiven kardialen Implantaten 4.4 Klinische Studien zum Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.1 Sicherheit der Datenübertragung und Erkennung von Aggregat- und Elektrodenfehlfunktionen 4.4.2 Detektion klinisch relevanter Rhythmusereignisse 4.4.2.1 Atriale Tachyarrhythmien 4.4.2.2 Ventrikuläre Tachykardien und Schockabgaben bei Patienten mit ICDs 4.4.3 Detektion kardialer Dekompensationen bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.3.1 Telemedizinische Überwachung der Thoraximpedanz bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.3.2. Überwachung von Patienten mit aktiven kardialen Implantaten mittels Multiparameter-Algorithmen 4.4.3.3 Kontrollierte Studien und Registerdaten zur frühzeitigen Erfassung kardialer Dekompensationen mittels Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.4 Potenzielle Reduktion ambulanter Nachsorgen und Reduktion der Behandlungskosten 4.4.5 Management der übermittelten Daten und Akzeptanz des Telemonitorings durch Patienten und Ärzte 4.4.6 Bewertung der klinischen Studien und Registerdaten und aktuelle Empfehlungen zum Einsatz des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.5 Nutzenbewertung und Kostenerstattung des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten in der klinischen Praxis 4.6 Telemonitoring bei Patienten mit S-ICDs 4.7 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 5 Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.1 Ziele des Telemonitorings bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.2 Betreuungskonzepte bei chronisch herzinsuffizienten Patienten 5.2.1 Betreuungskonzepte mit Heart-Failure-Nurses 5.2.2 Betreuungskonzepte mittels Telemonitoring 5.2.2.1 Device-basiertes Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.2.2.2 Hämodynamisches Telemonitoring mit implantierbaren Sensoren bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.2.2.3 Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz mit externen Sensoren 5.3. Nutzenbewertung und Umsetzung des Telemonitorings bei chronisch herzinsuffizienten Patienten in der klinischen Praxis 5.4 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 6 Telemonitoring bei Patienten mit arterieller Hypertonie 6.1 Behandlungsziele bei Patienten mit arterieller Hypertonie 6.2 Methodik des Telemonitorings bei arterieller Hypertonie 6.2.1 Komponenten des Telemonitorings bei arterieller Hypertonie 6.2.2 Neue Verfahren zur Blutdruckmessung 6.2.3 Datenfluss und Datenmanagement 6.2.4 Apps für Patienten mit arterieller Hypertonie 6.3 Studien zum Telemonitoring bei arterieller Hypertonie 6.4 Einsatz des Telemonitorings bei Patienten mit arterieller Hypertonie in der klinischen Praxis 6.5 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit arterieller Hypertonie 7 Juristische Aspekte des Telemonitorings in der Kardiologie 8 Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Thesen zur Habilitation / The present work provides an up-to-date overview of the possible applications of telemonitoring in cardiology. First, the telemedicine procedures are presented that are employed in the diagnosis of acute coronary syndrome. Another chapter covers the use of telemedicine (e.g., tele-ECG recorders, heart rate analysis by means of smart phones and smart watches, and external and implantable loop recorders). Furthermore, the possible applications of telemonitoring to patients with active cardiac implants are presented (e.g., antibradycardia pacemakers, ICDs, and CRT systems). A subsequent chapter is concerned with the use of telemonitoring in patients with chronic heart failure. Moreover, the applications of telemedicine in patients with arterial hypertension are also considered. Finally, the legal aspects of telemonitoring in cardiology are discussed.:Danksagung Abkürzungsverzeichnis Studienakronyme 1 Motivation 2 Telemonitoring bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit 2.1 Telemedizinische EKG-Übertragung bei Patienten mit akutem STEMI 2.2 Telemedizinische Überwachung von Patienten während der kardiologischen Rehabilitation 2.3 Neue Entwicklungen in der EKG-Aufzeichnung und -Analyse 2.4 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit 3 Telemonitoring bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen 3.1 Tele-EKG-Eventrecorder 3.2 EKG-Aufzeichnung und Herzrhythmusanalyse mit Smartphones und Wearables 3.2.1 Entwicklung und technische Grundlagen 3.2.2 Detektion von Vorhofflimmern mit Smartphones und Smartwatches 3.2.3 Probleme und Perspektiven in der Anwendung von Smartphones und Wearables in der klinischen Praxis 3.3 Externe EKG-Loop-Recorder mit telemedizinischer EKG-Übertragung 3.4 Implantierbare Loop-Recorder mit telemedizinischer EKG-Übertragung 3.5 Telemonitoring bei Patienten mit tragbaren Kardiovertern-Defibrillatoren 3.6 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen 4 Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.1 Aktuelle Herausforderungen in der Therapie mit aktiven kardialen Implantaten 4.2 Ziele und Methodik des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.3 Technik des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.3.1 Entwicklung der Technologie 4.3.2 Technische Umsetzungen durch die einzelnen Hersteller 4.3.2.1 Home Monitoring®-System 4.3.2.2 CareLink®-System 4.3.2.3 Merlin.net®-System 4.3.2.4 Latitude®-System 4.3.2.5 Smartview®-System 4.3.3 Cyber-Security bei vernetzten, aktiven kardialen Implantaten 4.4 Klinische Studien zum Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.1 Sicherheit der Datenübertragung und Erkennung von Aggregat- und Elektrodenfehlfunktionen 4.4.2 Detektion klinisch relevanter Rhythmusereignisse 4.4.2.1 Atriale Tachyarrhythmien 4.4.2.2 Ventrikuläre Tachykardien und Schockabgaben bei Patienten mit ICDs 4.4.3 Detektion kardialer Dekompensationen bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.3.1 Telemedizinische Überwachung der Thoraximpedanz bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.3.2. Überwachung von Patienten mit aktiven kardialen Implantaten mittels Multiparameter-Algorithmen 4.4.3.3 Kontrollierte Studien und Registerdaten zur frühzeitigen Erfassung kardialer Dekompensationen mittels Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.4.4 Potenzielle Reduktion ambulanter Nachsorgen und Reduktion der Behandlungskosten 4.4.5 Management der übermittelten Daten und Akzeptanz des Telemonitorings durch Patienten und Ärzte 4.4.6 Bewertung der klinischen Studien und Registerdaten und aktuelle Empfehlungen zum Einsatz des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 4.5 Nutzenbewertung und Kostenerstattung des Telemonitorings bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten in der klinischen Praxis 4.6 Telemonitoring bei Patienten mit S-ICDs 4.7 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit aktiven kardialen Implantaten 5 Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.1 Ziele des Telemonitorings bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.2 Betreuungskonzepte bei chronisch herzinsuffizienten Patienten 5.2.1 Betreuungskonzepte mit Heart-Failure-Nurses 5.2.2 Betreuungskonzepte mittels Telemonitoring 5.2.2.1 Device-basiertes Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.2.2.2 Hämodynamisches Telemonitoring mit implantierbaren Sensoren bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 5.2.2.3 Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz mit externen Sensoren 5.3. Nutzenbewertung und Umsetzung des Telemonitorings bei chronisch herzinsuffizienten Patienten in der klinischen Praxis 5.4 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz 6 Telemonitoring bei Patienten mit arterieller Hypertonie 6.1 Behandlungsziele bei Patienten mit arterieller Hypertonie 6.2 Methodik des Telemonitorings bei arterieller Hypertonie 6.2.1 Komponenten des Telemonitorings bei arterieller Hypertonie 6.2.2 Neue Verfahren zur Blutdruckmessung 6.2.3 Datenfluss und Datenmanagement 6.2.4 Apps für Patienten mit arterieller Hypertonie 6.3 Studien zum Telemonitoring bei arterieller Hypertonie 6.4 Einsatz des Telemonitorings bei Patienten mit arterieller Hypertonie in der klinischen Praxis 6.5 Schlussfolgerungen zum Telemonitoring bei Patienten mit arterieller Hypertonie 7 Juristische Aspekte des Telemonitorings in der Kardiologie 8 Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Thesen zur Habilitation

La problématique initiale part du constat que les échecs d’implants sont souvent causés par une inadéquation entre les propriétés élastiques de l’os et celles de l’implant. Aujourd’hui, ce problème de biocompatibilité mécanique suscite un intérêt croissant et a conduit au développement d’alliages de titane β-métastables qui possèdent un module d’élasticité faible, moitié moindre que celui de l’alliage Ti-6Al-4V classiquement utilisé dans les applications d’implantologie. De plus, les structures architecturées ou treillis font, elles aussi, l’objet d’intenses recherches dans le but de réduire le module d’élasticité et de maximiser la résistance. Leur mise en forme, avec une maîtrise précise de l’architecture, est possible grâce à la fabrication additive et les nombreuses possibilités qu’elle offre : liberté de design, gain matière, pièces complexes, customisation de masse... Ce travail de thèse porte sur la mise en œuvre de l’alliage de titane à bas module d’élasticité Ti-26Nb(%at.) par la technologie de fusion laser sur lit de poudres. Une stratégie d’élaboration in situ de ces alliages à partir de poudres élémentaires de Ti et de Nb est explorée, à la fois pour permettre d’éventuels ajustements de composition, et pour pallier au manque de disponibilité des alliages de titane sous forme de poudres. La démarche est réalisée avec deux morphologies de poudre, irrégulière et sphérique. Les effets des nombreux paramètres de ce procédé (puissance du laser, vitesse et stratégie de balayage...) sur l’homogénéité et la porosité des pièces élaborées sont quantifiés. Un alliage homogène peut être obtenu sous réserve de l’utilisation d’une densité d’énergie adaptée et d’une granulométrie de poudre tenant compte des températures de fusion respectives des éléments. La caractérisation de la microstructure met en évidence une texture marquée, dépendante de la stratégie de balayage. Les pièces élaborées présentent un bas module d’élasticité associé à une résistance mécanique élevée, avec une déformation élastique favorable par rapport à un alliage de référence coulé. Par ailleurs, un algorithme d’optimisation est développé et permet de contrôler les propriétés mécaniques d’une structure architecturée à partir de ses paramètres géométriques (rayon, longueur et orientation des poutres). La combinaison de cet alliage de titane à bas module d’élasticité et d’une structure architecturée développée à partir ce cet algorithme a été appliqué à une prothèse totale de hanche, qui a fait l’objet de simulations par éléments finis. L’évaluation du phénomène de stress-shielding montre que, comparativement à un modèle massif plus rigide, ce type de prothèse permet de réduire de façon significative la déviation des contraintes. En se rapprochant du modèle dit physiologique, cette prothèse peut être qualifiée de « biomimétique » sur le plan du comportement mécanique / The initial problematic arises from the fact that implant failure is often caused by a mismatch between the elastic properties of the bone and those of the implant. Nowadays, an increasing interest is given to this mechanical biocompatibility and led to the development of β-metastable titanium alloys that possess low Young’s modulus, about half that of the conventionally used Ti-6Al-4V alloy. Moreover, lattice structures are currently being the subject of many investigations with the aim of achieving low Young’s modulus and high strength. Their fabrication, with accurate control over the architecture, is made possible thanks to additive manufacturing processes and the several possibilities they offer: design freedom, reduced material usage rate, complex shapes, mass customisation... The present work focuses on the implementation of low modulus titanium alloy Ti-26Nb(at.%) by the means of selective laser melting. An in situ elaboration strategy, based on a mixture of elemental powders, is explored in order to allow potential composition adjustments and to overcome the unavailability of titanium alloy powders. The approach is carried out using two distinct powder morphologies, spherical and irregular. The effects of the numerous parameters of the process (laser power, speed, scanning strategy...) on homogeneity and porosity of the manufactured parts is quantified. A homogeneous alloy can be obtained subject to the use of suitable energy density levels and powder size distributions that take into account the respective fusion temperatures of both elements. Microstructure characterisation highlights a pronounced texture resulting from the scanning strategy. The elaborated samples display a low Young’s modulus associated with a high strength, and hence a favourable strength to elastic modulus ratio compared to the reference cast alloy. Furthermore, an optimization algorithm is developed and allows controlling the mechanical properties of a lattice structure with its geometrical parameters (radius, length and orientation of struts). The combined use of this low Young’s modulus titanium alloy with a lattice structure developed through this algorithm was applied to the design of a total hip prosthesis that was subjected to finite element simulations. Stress-shielding evaluation shows that, compared to a solid design, this kind of prosthesis permits to reduce stress-shielding significantly. By getting closer to a physiological model, this prosthesis can be qualified as “biomimetic” in terms of mechanical behaviour