Coronavirus

Screeningsystem für Lungengeräuschanalyse an TU Graz

An der Technischen Universität Graz (TU) ist ein Screeningsystem für Lungengeräuschanalysen entwickelt worden. Dieses System könnte nun auch für das Screening zur Früherkennung von Covid-19-Patienten eingesetzt werden. Voraussetzung dafür sind klinische Daten und eine interdisziplinäre Zusammenarbeit. Benötigt werden unter anderem Geräuschaufnahmen von positiv auf Covid-19 getesteten Personen, hieß es am Freitag in einer Aussendung.

red/Agenturen

Im Körper gibt es ständig Geräusche, die mit freiem Ohr nicht hörbar sind. Sobald sich diese verändern, kann das ein Hinweis auf eine Erkrankung sein. Ein Forschungsteam der TU Graz hat sich in Zusammenhang mit der Lunge mit der Geräuschaufzeichnung und der Entwicklung von computergestützten Analysemethoden als Ergänzung für die medizinische Diagnose befasst. Aus diesen Arbeiten entstand der Prototyp eines Mehrkanal-Aufnahmegeräts, außerdem ein dazugehörendes computergestützten Diagnosesystems. Nun soll das System für das Screening von Covid-19-Erkrankten weiterentwickelt werden. Dafür werden Geräuschaufnahmen von Covid-19-positiven Personen in klinischer Behandlung benötigt.

Akustische Anomalien in der Lunge sind oft schwer von normalen Lungengeräuschen und anderen Körpergeräuschen wie Herz- und Darmgeräuschen, Sprache oder Husten zu unterscheiden. Die kurz andauernden Geräusche haben eine relativ geringe Amplitude und liegen im tiefen Frequenzbereich, wo das menschliche Gehör eine begrenzte Empfindlichkeit hat. Das traditionelle Abhorchen mit einem Stethoskop hat daher Nachteile: Die Beurteilung der Lungengeräusche ist subjektiv und schwankt je nach Erfahrung des medizinischen Personals. Ein kontinuierliches Monitoring ist mit Stethoskop - ob real oder digital - nicht möglich.

Große Menge an Daten benötigt

Der an der TU Graz entwickelte Prototyp erlaubt hingegen qualitativ hochwertige Aufzeichnungen von Lungengeräuschen, anhand derer Lungenkrankheiten und pathologische Lungenzustände objektiver beurteilt werden können. Das ermöglicht eindeutigere Untersuchungsergebnisse und dadurch bessere Therapien. Franz Pernkopf vom Institut für Signalverarbeitung und Sprachkommunikation erklärte am Freitag in einer Aussendung die Technik dahinter: „Das Lungengeräusch-Aufzeichnungssystem (lung sound recording system; LSRS) ist mehrkanalig und mit sehr leistungsstarken mikro-elektromechanischen Mikrofonen ausgestattet. Die Aufzeichnung der Lungengeräusche erfolgt nicht-invasiv: Der Patient oder die Patientin legt sich einfach in Rückenlage auf das Gerät.“ Dieses zeichnet in insgesamt 16 Kanälen die Lungengeräusche während der Atmung auf. Ganz entscheidend sind die Dämpfung von Umgebungs- und anderweitiger Körpergeräuschen und die Qualität der aufgezeichneten Lungensignale.

Das LSRS erfasst Lungengeräusche in einer derart guten Tonqualität, dass die Forschenden an einer computergestützten automatischen Lungengeräuschanalyse arbeiten können. Dafür braucht es eine Menge Daten, anhand derer das System lernen kann. Eine klinische Studie soll zu entsprechend großen Datensätzen gesunder und pathologischer Lungenaufnahmen verhelfen. „Vorrangig konzentrieren wir uns auf die Lungengeräusche, die mit Lungenentzündungen, Bronchitis, Rippenfellentzündungen, idiopathischen Lungenfibrosen und systolischer Herzinsuffizienz einhergehen“, betonte Pernkopf und führte weiter aus: „Dabei brauchen wir Lungengeräusch-Aufnahmen von Menschen aller Geschlechter, verschiedener Altersgruppen und mit unterschiedlichem Body-Mass-Index."

Eine Anpassung des Systems an Covid-19 typische Lungengeräusche benötigt entsprechende Aufnahmemöglichkeiten bei infizierten Personen. Es sei aber eine Kostenfrage, wie schnell man hier weiterkomme, meinte Pernkopf. „Wir hoffen daher sehr auf die Mittel aus dem FWF-Topf und sind zuversichtlich, dass wir unseren kostengünstigen Screening-Ansatz für Lungenkrankheiten - auch für jene im Zuge von Covid-19-Erkrankungen - anbieten können“.