Spirometrie: Männer, die in Handys hauchen

13. Juli 2016
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Lungenfunktionsmessung via Mobiltelefon – an diesem Konzept arbeiten Start-ups weltweit. Sie haben mehrere Apps und Tools entwickelt. Sogar ein klassischer Münzfernsprecher eignet sich dank moderner Algorithmen zur Diagnostik.

Weltweit leiden schätzungsweise 300 Millionen Menschen an Asthma bronchiale und 210 Millionen an der chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD). Eigentlich sollten sie regelmäßig ihre Lungenfunktion überprüfen. Das ist leichter gesagt als getan: In schlecht entwickelten Regionen gibt es kaum Kliniken mit geeigneter Ausstattung. Aber auch bei uns vernachlässigen Patienten so manche Kontrolluntersuchung, falls sie sich subjektiv gut fühlen. Doch Shwetak Patel, Informatik- und Elektrotechnikprofessor an der University of Washington, hatte eine Idee. Er setzt auf Smartphones als mobile Spirometer.

Auf APPwegen zur Lungenfunktion

Zusammen mit Ärzten und Programmierern entwickelte er die App SpiroSmart. Um Lungenfunktionen zu erfassen, ist keine zusätzliche Hardware erforderlich. Patienten atmen tief ein und dann so fest wie möglich aus. Das eingeschaltete Mikrofon ihres Smartphones erfasst Atemgeräusche und überträgt diese per App online an einen Server zur Auswertung. Was theoretisch gut klingt, hat jedoch einen entscheidenden Nachteil.

Bei Tests vor Ort mussten die Forscher feststellen, dass viele Menschen schlichtweg kein Smartphone besitzen. In vielen Gegenden Indiens und Pakistans sind klassische Handys älterer Bauart weit verbreitet. Aus der Not heraus entstand die Idee, Atemgeräusche per Telefonanruf zu analysieren. Selbst in schlecht erschlossenen Gegenden sind Mobilfunknetze mittlerweile vorhanden und auch einigermaßen stabil.

Test am Telefon

Für „SpiroCall“ reicht bereits ein normales Telefon aus. Sogar der Münzfernsprecher aus früheren Zeiten wird zur wertvollen Hilfe. Patienten wählen die kostenfreie 1-800-Nummer und pusten fest in ihr Telefon. „Wir mussten der Tatsache Rechnung tragen, dass die über Telefonleitung erhaltene Tonqualität schlechter ist“, sagt der Elektrotechnik-Entwickler Elliot Saba. Atemgeräusche werden vom SpiroCall-Server über intelligente Algorithmen analysiert – mit überraschender Genauigkeit.

Bei der Association for Computing Machinery’s Konferenz CHI 2016 in San Jose, Kalifornien, haben die Entwickler vor wenigen Wochen aktuelle Daten präsentiert. Sie zeigen, dass ihre mittlere Abweichung lediglich 6,2 Prozent beträgt. Das liege im Rahmen der Kriterien für klinische Spirometer der American Thoracic Society, erklärt Patel. Von Endgerät zu Endgerät treten kleine, aber keine nennenswerten Unterschiede auf. Weitere Herausforderungen folgten für die Entwickler.

Shwetak Patel stellte fest, dass sich Atemgeräusche von Patienten mit fortgeschrittenen Lungenerkrankungen nicht vernünftig auswerten lassen. Sein Team war um eine Idee nicht verlegen. Per 3D-Druck stellten Ingenieure eine standardisierte, leicht bedienbare Trillerpfeife her. Sie erzeugt, ohne große Belastung für Patienten, charakteristische Töne zur Analyse per Server.  

Konkurrenz mit langem Atem

Weitere Start-ups erkannten nach längerer Vorlaufzeit die Gunst der Stunde. SmartOne von Medical International Research (MIR) misst die Lungenfunktion und überträgt aller Werte auf eine App. Neben Messwerten haben Patienten die Möglichkeit, ihr eigenes Tagebuch zu führen und Kommentare einzutragen: Welche Medikation mussten sie anwenden? Wie war das Wetter? Und wie haben sie sich gefühlt?

Von CoHero Health kommt ein Tool, das gleich mehrere Features vereint. Es misst nicht nur präzise Daten zur Atemfunktion. Ein integrierter Sensor erfasst auch die Anwendung inhalativer Arzneistoffe. Haben Patienten vielleicht Fehler gemacht? Wie sieht es mit ihrer Therapietreue aus? Oder gab es bestimmte Schlüsselereignisse, die sie häufiger zur Notfallmedikation greifen ließen? Über Bluetooth gelangen die entsprechenden Daten auf das Smartphone oder den Tablet-Computer. Geben Patienten ihre Zustimmung, kann ihr Arzt wertvolle Rückschlüsse daraus ziehen und eventuell seine Therapie neu ausrichten. Erste Pilotstudien im New Yorker Mount Sinai Medical Center waren jedenfalls erfolgreich, und die US Food and Drug Administration (FDA) gab ihren Segen.

Respi, ein griechisches Start-up, ergänzt Hardware und Software mit einer Cloud-Lösung, die europäische Standards erfüllt. Patienten können ihren Pneumologen berechtigen, direkt Messdaten auszuwerten. Und MySpiroo will Patienten gleich ein Profigerät an die Hand geben. Ihr Tool misst nach Abschluss laufender Entwicklungen die Einsekundenkapazität (FEV1), die forcierte Vitalkapazität (FVC), die Vitalkapazität (VC), der exspiratorische Spitzenfluss (PEF) und weitere Größen.

Entwickler planen aber nicht, Pneumologen durch Technik zu ersetzen. Ihr Ziel ist es, Ärzte mit besseren, engmaschig erhobenen Messwerten zu unterstützen.

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