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Medizintechnik

Hightech-Weste belauscht die Lunge

Daten aus der Weste mit den integrierten Akustiksensoren (links) ermöglichen die visuelle Darstellung der Lungenfunktion (rechts). Rot verdeutlicht dabei schlecht belüftete Bereiche. © Fraunhofer IKTS

Ähnlich wie ein Langzeit-EKG das Herz, kann nun eine clevere Technologie die Lunge fortlaufend überwachen: Fraunhofer-Forscher haben eine Textilweste entwickelt, die über integrierte Akustiksensoren die Lungengeräusche von Patienten aufnimmt. Das System arbeitet demnach wie ein System aus multiplen Stethoskopen im Dauerbetrieb. Eine spezielle Software kann die erfassten Daten dann aufbereiten und in eine visuelle Darstellung der Lungenfunktion umsetzen. Das sogenannte Pneumo.Vest-System erweitert damit die Diagnosemöglichkeiten, kann Intensivstationen entlasten und der Lebensqualität von Patienten zugutekommen, sagen die Entwickler.

Auch abgesehen von den Problemen durch Corona-Infektionen nimmt die Bedeutung von Atemwegs- oder Lungenerkrankungen durch die steigende Lebenserwartung zu. Dies stellt für die Krankenhäuser eine erhebliche Herausforderung dar, denn oft benötigen Patienten intensive Behandlungen und eine häufige Untersuchung der Lungenfunktion. Traditionell kommt dabei bekanntlich ein Instrument zum Einsatz, das geradezu Symbolcharakter für die Medizin besitzt: Mit dem Stethoskop können Ärzte bei einer sogenannten Auskultation Lungengeräusche abhören und anhand bestimmter Merkmale Rückschlüsse auf die Funktion und den Zustand des Organs ziehen. Nach diesem Grundprinzip arbeitet auch die neue Ergänzung zum klassischen Stethoskop, die Forscher am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Berlin entwickelt haben.

Stethoskop-Konzept zum Überziehen

In die im Alltag tragbare Textilweste sind in die Vorder- und Rückseite Akustiksensoren auf Piezokeramik-Basis integriert. Diese Elemente registrieren auch die feinsten Geräusche, die von der Lunge ausgehen. Diese Daten werden gespeichert und können anschließend zur Auswertung auf Geräte übertragen werden. Die zugehörige Software bildet neben den Akustiksensoren auch die entscheidende Komponente des Pneumo.Vest-Systems. Sie kann Störgeräusche wie den Herzschlag herausfiltern und charakteristische Frequenzbereiche verstärken, die von Lungengeräuschen stammen. Die Daten der unterschiedlich positionierten Sensoren können dann in eine visuelle Abbildung der Lunge umgesetzt werden. In ihr spiegelt sich die Belüftungssituation aller Lungenbereiche detailliert wider. Die Forscher arbeiten momentan zudem an speziellen Algorithmen für das maschinelle Lernen, die zukünftig die komplexe Geräuschkulisse im Brustkorb noch genauer aufschlüsseln könnten.

Der große Vorteil des Pneumo.Vest-Systems ist, dass die Daten permanent erfasst und speichert werden. „Pneumo.Vest will das Stethoskop nicht überflüssig machen und ist auch kein Ersatz für die Fähigkeiten erfahrener Pneumologen. Doch eine Auskultation oder auch ein Lungen-CT stellen immer nur eine Momentaufnahme zum Zeitpunkt der Untersuchung dar“, sagt Projektleiter Ralf Schallert vom Fraunhofer IKTS. „Der Mehrwert unserer Technik besteht darin, dass sie ähnlich wie ein Langzeit-EKG die kontinuierliche Überwachung der Lunge erlaubt“. Patienten können dazu von der Intensiv- auf die Normalstation verlegt und vielleicht sogar nach Hause geschickt werden und sich weitgehend frei bewegen.

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Entlastung für Intensivstationen und Patienten

Wie die Fraunhofer-Gesellschaft berichtet, zeigen erste Tests mit Personal an der Klinik für Intensivmedizin der Universität Magdeburg, dass das Konzept in der Praxis funktioniert. „Das Feedback war überaus positiv. Die Kombination aus Akustiksensoren, Visualisierung und Machine-Learning-Algorithmen wird in der Lage sein, eine Reihe von unterschiedlichen Lungengeräuschen zuverlässig zu charakterisieren“, ist Schallert überzeugt. Über die Entwicklung freut sich auch Alexander Uhrig von der Charité – Universitätsmedizin Berlin, der an der Entwicklung der Idee zu dem Konzepts beteiligt war: „Pneumo.Vest adressiert genau das, was wir brauchen. Wir bekommen damit ein Instrument, das die Diagnosemöglichkeiten erweitert, unser Klinikpersonal entlastet und den Klinikaufenthalt für Patienten angenehmer gestaltet“, so der Mediziner.

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft

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