title: Grenzen der audiovisuellen Auswertbarkeit von Aufnahmen von Atem- und Atemnebengeräuschen bei Patient*innen und Gesunden mittels des LEOSound
Creators: name: Szallies, Theresa
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2024
Subjects: Medical sciences Medicine
Medizin
LEOSound
COPD
Linksherzinsuffizienz
Atmung
Crackles

description: Einleitung
Im Gesundheitswesen besteht das Interesse ein Gerät zum Screening von Atem- und
Atemnebengeräuschen zu entwickeln, welches bereits im Rettungswagen zur
Differenzierung einer akut dekompensierten LHI und einer akut exazerbierten COPD
eingesetzt werden kann. Im klinischen Setting wird zum Therapiemonitoring von
Patient*innen mit chronischen oder akuten Lungenerkrankungen bereits der LEOSound,
ein lungenspezifisches Aufnahmegerät, eingesetzt. Inwiefern bestimmte Frequenzbereiche
und Lautstärkepegel die Aufnahmen des LEOSound und deren Auswertbarkeit
einschränken, ist bisher noch nicht untersucht worden und wird im ersten Teil dieser
Arbeit betrachtet. Neben der Atmung können auch Atemnebengeräusche aufgezeichnet
und teilweise automatisch analysiert werden. Für Crackles hat sich jedoch noch keine
Software durchgesetzt, weshalb Aufzeichnungen weiterhin audiovisuell ausgewertet
werden. Wie stark Patient*innen mit akut exazerbierter COPD oder dekompensierter LHI
cracklen und ob diese nur bei Kranken vorkommen, ist bisher nur wenig untersucht
worden. Im zweiten Teil der Arbeit wird ein Crackle-Index als quantitatives Merkmal für die
Cracklehäufigkeit bei diesen Patient*innen und Gesunden berechnet und miteinander
verglichen.
Material und Methoden
Die 14-minütigen Aufnahmen erfolgten mit dem LEOSound, unterteilt in eine Ruhephase
und eine Phase mit Störgeräuschen, die im Hintergrund abgespielt wurden. Für die
Detektion der Atem- und Atemnebengeräuschen lag der Fokus darauf, ob das zu
untersuchende Geräusch in jeder Epoche (30 Sekunden) zu hören und/oder zu sehen war.
Konnte ein Atemsignal oder konnten Crackles in ≥ 50% einer Epoche erkannt werden,
wurde diese als positiv bewertet und getrennt nach Ruhe und Störgeräuschen
aufsummiert. Für die Berechnung des Crackle-Indexes, als Maß für die Crackleintensität
einer Aufnahme, wurde nur die Ruhephase herangezogen. Konnten in ≥50% der
betrachteten Epoche Crackles audiovisuell erkannt werden, so wurde diese Epoche als
positiv bewertet. Die Summe aller Crackle-positiven Epochen einer Aufnahme, dividiert
durch 14 Epochen, ergab den “Crackle-Index”.
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Ergebnisse
Die Detektion der Atmung in Ruhe war bei allen Teilnehmenden die gesamte Zeit möglich.
Während der Störgeräusche lag die Detektion bei 18/19 Aufnahmen bei den Patient*innen
weiterhin bei 100%. In der Gruppe der Gesunden konnte die Atmung bei 33/41 Aufnahmen
durchweg erkannt werden. Mit Hilfe des Wilcoxon-Tests konnte gezeigt werden, dass es
keinen signifikanten Unterschied bei der Atemdetektion der Kranken (alle Patient*innen
zusammen) in Ruhe versus Störgeräusche gibt (p = 0,37), bei den Gesunden hingegen
schon (p = 0,01). Crackles konnten während der Ruhephase bei den Gesunden in 11/40
Aufnahmen, bei den Patient*innen mit COPD in 14/18 und bei denen mit LHI in 12/18
Aufnahmen erkannt werden. Während der Störgeräusche gab es in allen Gruppen weniger
Crackle-positive Aufnahmen (Gesund: 9/40; COPD: 9/18; LHI: 9/18). Bezüglich der Crackleintensität konnte mit Hilfe des Kruskal-Wallis-Tests gezeigt werden, dass es jeweils einen
statistisch relevanten Unterschied zwischen den Crackle-Indizes der Gesunden und denen
der Patient*innen mit COPD (p = 0,00085) und LHI (p = 0,0042) gibt. Die Crackle-Indizes der
Patient*innen zeigten jedoch keinen signifikanten Unterschied zueinander (p = 0,63).
Diskussion
Die Erkennung der Atmung war während der Störgeräuschphase schlechter, verglichen mit
der Ruhephase. Die Bewertung der Atmung wurde vor allem von lauten und komplexen
Geräuschen mit einem großen Frequenzspektrum beeinträchtigt. Einzelne Störelemente,
wie das Piepen der Überwachungsgeräte oder ein Türknallen, schränkten meist nur den
auditiven Teil ein und die Atmung konnte weiterhin visuell verfolgt werden. Bei der
Cracklebewertung fiel auf, dass vorwiegend niederfrequente Crackles schwerer detektiert
wurden als hochfrequente Crackles. Erstere gingen im Grundrauschen oder den
Strömungsgeräuschen der Atmung unter und waren in der Spektraldarstellung schwerer
zu erkennen. Durch die Kombination aus visueller Darstellung und dem Hören verbesserte
sich die Erkennungsrate sowohl für Crackles, als auch für die Atmung. Da sich das
Crackleverhalten der akut erkrankten Patient*innen weniger ausgeprägt zeigte als
angenommen, konnte kein direkter Vergleich der Detektion zwischen Ruhe- und
Störgeräuschphase erfolgen. Bei Aufnahmen, die während der Störgeräusche als
„Crackle-negativ“ bewertet wurden, kann nicht mit Sicherheit gesagt werden, ob die Person
keine Crackles hat oder ob die Crackles, aufgrund der Störgeräusche, im LEOSound nicht
erkannt werden konnten.