Betere monitoring van longpatiënten met ‘luisterend’ hightech-vest

Patiënten met ernstige ademhalings- of longziekten moeten intensief worden behandeld en de longfuncties moeten voortdurend worden gecontroleerd. Onderzoekers van het Fraunhofer Institut IKTS hebben in het “Pneumo.Vest”-project een technologie ontwikkeld waarbij akoestische sensoren in een vest van textiel longgeluiden registreren. Software zet de signalen om in een beeld. Op deze manier kunnen patiënten ook buiten intensive care-afdelingen continu worden bewaakt. De technologie verruimt de diagnostische mogelijkheden en verbetert de levenskwaliteit van de getroffenen, aldus het Fraunhofer Instituut in een persbericht.

De stethoscoop maakt al meer dan tweehonderd jaar deel uit van de dagelijkse instrumentarium van artsen. Het wordt beschouwd als een symbool van de medische kunst bij uitstek. In ziekenhuisseries op televisie haasten artsen zich door de gangen met stethoscopen om hun nek. Ervaren artsen kunnen er namelijk met verbazingwekkende precisie hart- en longgeluiden mee beluisteren en dienovereenkomstig ziekten diagnosticeren.

Nieuwe technologie voor klinische computertomografie

Een onderzoeksteam van de Technische Universiteit van München (TUM) heeft voor het eerst een nieuwe röntgenmethode, donkerveld-röntgen, geïntegreerd in een computertomograaf.

Akoestische sensoren

Maar nu krijgt de stethoscoop er een hightech hulp bij. Onderzoekers van het Fraunhofer IKTS in Berlijn hebben een vest van textiel ontwikkeld, waarin zij akoestische sensoren hebben gebouwd. Deze sensoren op basis van piëzokeramiek zijn geïntegreerd in de voor- en achterzijde van het vest. Zij registreren elk geluid rond de thorax, hoe zacht ook, dat door de longen wordt geproduceerd. Software registreert de signalen en voert ze elektrisch versterkt uit. Bovendien verschijnt er een visuele weergave van de longfunctie op een display.

Gedetailleerd beeld

Aangezien de software de positie van elke afzonderlijke sensor kent, plaatst zij de gegevens onmiddellijk op de overeenkomstige plaats. Hierdoor ontstaat een gedetailleerd akoestisch en visueel beeld van de ventilatiesituatie van alle longgebieden. Het bijzondere eraan: aangezien het systeem de gegevens permanent registreert en opslaat, kan het onderzoek op elk moment worden uitgevoerd zonder de aanwezigheid van ziekenhuispersoneel. Bovendien toont Pneumo.Vest de status van de longen in de loop der tijd, bijvoorbeeld over de afgelopen 24 uur. Natuurlijk is het klassieke beluisteren direct bij de patiënt ook mogelijk. Maar in plaats van deze manuele en punctuele auscultatie met de stethoscoop, worden vele sensoren tegelijk gebruikt.

“Pneumo.Vest wil de stethoscoop niet overbodig maken. Het is ook geen vervanging voor de vaardigheden van ervaren longartsen. Maar een auscultatie of zelfs een long-CT vertegenwoordigen altijd slechts een momentopname. De toegevoegde waarde van onze technologie is dat het continue bewaking van de longen mogelijk maakt, vergelijkbaar met een ECG op lange termijn. Zelfs wanneer de patiënt niet op de intensive care ligt, maar op een normale afdeling,” legt Ralf Schallert uit, projectleider bij Fraunhofer IKTS.

Machine learning algoritmen

Het hart van het instrument vormt de software Het is verantwoordelijk voor de opslag, de weergave en de analyse van de gegevens. Hiermee kan de arts de akoestische gebeurtenissen in afzonderlijke longgebieden specifiek op het display bekijken. Het gebruik van digitale signaalverwerkingsalgoritmen maakt een gerichte evaluatie van akoestische signalen mogelijk. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de hartslag weg te filteren of karakteristieke frequentiebereiken te versterken. Longgeluiden zoals geritsel of geratel zijn dan veel duidelijker te horen.

De onderzoekers van Fraunhofer IKTS ontwikkelen ook algoritmen voor machinaal leren. In de toekomst zullen deze in staat zijn het complexe geluidslandschap in de thorax te structureren en te classificeren. De definitieve evaluatie en diagnose zullen dan worden gesteld door de longarts.

Constante bewaking

Patiënten hebben ook baat bij het alternatief van de digitale sensor. Met het vest aan, kunnen ze herstellen zonder constante observatie van medisch personeel. Zij kunnen naar de normale afdeling worden overgebracht en misschien zelfs naar huis worden gestuurd en zich voor een groot deel vrij bewegen. De longen worden niettemin voortdurend bewaakt en elke plotselinge verslechtering wordt onmiddellijk aan de medische staf gemeld.

Wearables meten stress bij dementie: ‘Goed inpassen in het zorgsysteem bepaalt het succes’

De hartslag en huidgeleiding (zweet) van een persoon kunnen laten zien of diegene stress ervaart. Sensoren in bijvoorbeeld een pols-, borst- of enkelbandje kunnen deze gegevens verzamelen en doorgeven aan bijvoorbeeld een app.

Wearables

De technologie is in de eerste plaats ontworpen voor patiënten met ademhalingsproblemen, maar is evenzeer geschikt voor mensen in zorginstellingen of zelfs voor gebruik in het slaaplaboratorium. Een andere toepassing is het opleiden van jonge artsen in het gebruik van de stethoscoop.
Bovendien groeit de markt voor zogenaamde clinical grade wearables (CGW) snel. Dit zijn compacte medische apparaten die rechtstreeks op het lichaam worden gedragen en vitale functies meten, zoals de hartslag, de zuurstofverzadiging van het bloed, de ademhalingsfrequentie of de huidtemperatuur. Als flexibel medisch hulpmiddel past het Pneumo.Vest perfect in deze ontwikkeling.

Beeld © Fraunhofer IKTST De visuele voorstelling toont de verschillende gebieden van de longen en hun ventilatiesituatie. Rood staat voor slecht functionerende longgedeeltes.