Wenn Herz und Augen Lügen entlarven

Man kennt sie aus Filmen, in denen Tatverdächtige eines Verbrechens überführt werden: Lügendetektoren. Mit ihnen werden verschiedene Biosignale gemessen, die miteinander kombiniert Lügen enttarnen können. Im Studiengang Medizintechnik an der Hochschule Bremerhaven haben Studierende nun im Rahmen einer Lehrveranstaltung selbstständig ein solches Gerät entwickelt und getestet. Ihre Ergebnisse sollen auch zukünftig in studentische Projekte einfließen. Auch Künstliche Intelligenz könnte dabei eine Rolle spielen.

Bei einer Lüge reagiert der Körper mit veränderten Biosignalen. Das Herz schlägt schneller, Atmung und Augenbewegungen verändern sich und es kommt zu winzigen Muskelzuckungen im Gesicht. Diese Reaktionen lassen sich mithilfe von Sensoren messen. Im Studiengang Medizintechnik an der Hochschule Bremerhaven gehört die Biosignalerfassung und –bearbeitung zu den Lehrinhalten. Um dies zu vertiefen, haben Prof. Dr. Olaf Eick, Professor für Medizinische Apparatetechnik, und Marcell Müller, wissenschaftlich-technischer Mitarbeiter, im vergangenen Semester erstmalig ein besonderes Praxisprojekt für die Studierenden angeboten. Diese bekamen den Auftrag, einen Lügendetektor zu entwickeln. Vorgaben, wie dieser aussehen soll, gab es nicht.

Die Studierenden haben sich für einen multimodalen Ansatz entschieden, der verschiedene Biosignale kombiniert: EKG, EMG (Elektromyographie / Muskelbewegungen), EDA (elektrodermale Aktivität / Schweißmessung), Eyetracking und die Atmung. „Wir haben uns gefragt, welche Signale dazu beitragen, Lügen zu detektieren. Diese haben wir dann integriert“, sagt Student Jan Scheibel, der die Rolle des Projektleiters übernommen hat. Gemessen wurden diese mit Bitalino, einer Hardware zur Erfassung von Biosignalen, und einer herkömmlichen Handykamera. Die empfangenen Signale werden dann ausgewertet. Den Algorithmus dafür haben die Studierenden selbst programmiert. Sie verwendeten die Programmiersprache Python, die Software OpenSignals sowie die App Swift, welche die Bewegungen der Augen misst. Auch einen Namen haben sie ihrem Lügendetektor gegeben: Poly-53 – angelehnt an den Begriff „Polygraph“ und den 53. Breitengrad, auf dem Bremerhaven liegt.

Um herauszufinden, ob der Lügendetektor funktioniert, haben die Studierenden zunächst einen sogenannten „Guilty-Knowledge-Test“ durchgeführt. Dafür legten sie fünf Gegenstände in eine Box. Ihre Proband:innen sollten einen davon in ihre Tasche stecken. Danach wurden sie an die Sensoren angeschlossen und zu jedem Gegenstand befragt, ob sie ihn entwendet haben. Wichtig war, dass sie diese Frage immer verneinen. Auf diese Weise konnten die Studierenden anhand der Biosignale Wahrheit und Lügen unterscheiden. „In acht von zehn Fällen konnten wir anhand der Messergebnisse sagen, welche Gegenstände entwendet wurden“, erklärt Jan Scheibel. Im Anschluss wurden den Proband:innen Fragen gestellt, zum Beispiel, ob sie bereits eine nahestehende Person belogen haben. Die Messdaten wurden mit denen des „Guilty-Knowledge-Tests“ verglichen, um Lügen zu erkennen. Dies funktionierte in rund 70 Prozent der Fälle. „Am wichtigsten sind in diesem Zusammenhang das EKG und die Augendetektion. Die beiden Signale tragen am zuverlässigsten dazu bei, dass Lügen erkannt werden. Die Atmung war bei unseren Untersuchungen weniger wichtig und fehleranfällig – beispielsweise, wenn bei der Befragung gelacht wurde“, erklärt Jan Scheibel.

Auch wenn „Poly-53“ einen Großteil der Lügen enttarnen konnte, ein Einsatz in der Realität ist nicht vorgesehen. „Polygraphen sind Medizinprodukte und brauchen eine Zulassung“, weiß Marcell Müller. Ungenutzt in der Schreibtischschublade verschwinden sollen die Ergebnisse der Studierenden aber nicht, sondern Grundlage für weitere Arbeiten werden. „Wer in Bremerhaven Medizintechnik studiert, kann in den kommenden Semestern den ‚Lügendetektor‘ weiterentwickeln. Auch Themen für Abschlussarbeiten können daraus entstehen“, sagt Prof. Eick. Dabei könne auch maschinelles Lernen in das Projekt einfließen. „Das Potenzial von Künstlicher Intelligenz ist in der Medizintechnik groß, ohne dabei eine nennenswerte Gefahr für Arbeitsplätze darzustellen. Es geht nicht darum, Fachkräfte zu ersetzen, sondern um technische Unterstützung, beispielsweise bei der Auswertung von Untersuchungsergebnissen“, ergänzt der Professor.

Wer sich für Zukunftsthemen, wie personalisierte Medizin, Robotik, Diagnostik und Therapie durch Künstliche Intelligenz, 3D-Druck (Additive Fertigung), Digitale Gesundheitssysteme und Wearables, interessiert, ist im siebensemestrigen Bachelorstudiengang Medizintechnik an der Hochschule Bremerhaven genau richtig. Die Medizintechnik gilt weltweit als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Eine höhere Lebenserwartung, wachsendes Gesundheitsbewusstsein und technische Innovationen sind Wachstumsmotoren für eine Branche, die vor allem in Deutschland auf dem Vormarsch ist. Der Bedarf an moderner Medizintechnik, die hilft, Krankheiten frühzeitig zu erkennen, zu verhindern oder zu behandeln, wird auch in Zukunft noch weiter ansteigen. Die Bewerbungsphase für diesen und weitere zulassungsfreie Studiengänge läuft noch bis zum 18. September 2026. Weitere Informationen unter www.hs-bremerhaven.de/medizintechnik.