Abschied vom Stethoskop?

Elektrotechniker der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben gemeinsam mit der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus und der Palliativmedizinischen Abteilung des Universitätsklinikums Erlangen ein Verfahren entwickelt, mit dem Herztöne per Radar zuverlässig abgehört werden können.

Biomedizinische Radarsysteme
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Bild: FAU/Kilin Shi

Beim Abhören von Herz und Lunge verwendet der Arzt klassischer Weise ein Stethoskop. Stethoskope haben jedoch einen Nachteil: Die Diagnose, etwa die Beurteilung der Herzklappenfunktion, erfolgt subjektiv und ist unmittelbar von der Erfahrung des Arztes abhängig.

Das jetzt entwickelte biomedizinische Radarsystem soll Herztöne per Radar zuverlässig und objektiv abhören, so dass eine sichere Diagnose gestellt werden kann. Mobile Radargeräte könnten also in Zukunft herkömmliche Stethoskope ersetzen.

Wie funktioniert das biomedizinische Radarsystem?

Im Grunde wie das Radarsystem bei der Geschwindigkeitsmessung im Straßenverkehr. Eine Radarwelle wird auf die Oberfläche eines Objektes gerichtet und reflektiert. Bewegt sich das Objekt, ändert sich die reflektierte Welle. Daraus errechnet sich dann die Stärke und Frequenz der Bewegung. Im Fall des biomedizinischen Radarsystems die Bewegung des Brustkorbes. Das Verfahren beruht also auf der Messung von Vibrationen der Haut, die durch den Herzschlag verursacht werden.

Im Unterschied zum Verkehrsüberwachungsradar ist das biomedizinische Radar in der Lage, Bewegungsänderungen im Bereich weniger Mikrometer zu erfassen – eine wichtige Voraussetzung dafür, dass selbst kleinste Anomalien, wie beispielsweise nicht korrekt schließende Herzklappen, zuverlässig diagnostiziert werden können.

Radar versus Stethoskop

Könnten also mobile Radarsysteme in naher Zukunft die klassischen Stethoskope bei der Diagnose der Herzfunktion ersetzen?

Erste Tests verliefen erfolgreich Die Probanden wurden in verschiedenen Aktivitätszuständen untersucht und ihre Herztöne registriert. Der direkte Abgleich des Radarsystems mit herkömmlichen Standardinstrumenten zeigte eine sehr hohe Korrelation. Die Erlanger Wissenschaftler sind daher optimistisch, dass mobile Radarsysteme in naher Zukunft die klassischen Stethoskope bei der Diagnose der Herzfunktion ersetzen können.

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Bild: FAU/Kilin Shi

Ein weiterer Vorteil: mit dem mobilen Radar lassen sich Vitalfunktionen berührungslos und permanent überwachen. Was insbesondere bei schwerkranken Patienten sehr hilfreich wäre. Eine kabellose Rund-um-die-Uhr-Überwachung also. Auch daran arbeiten die Erlanger Forscher.

Mein Fazit

Ein großer Vorteil der biomedizinischen Radarsysteme liegt ganz klar darin, dass der Mensch als Fehlerquelle bei der Diagnose ausgeschlossen werden kann. Meines Erachtens wird das Stethoskop daher mittelfristig aus der Klinik und vermutlich auch großen niedergelassenen Praxen verschwinden. Am Ende alles eine Frage der Kosten und der Erstattung.

Veröffentlicht wurden die Testergebnisse der biomedizinischer Radarsysteme im Fachjournal Scientific Reports 2018; doi: 10.1038/s41598-018-29984-5.

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Stimmanalyse: Der Klang der Seele?

Worte können Lügen. Unsere Stimme ist jedoch verräterisch. Sie spiegelt unsere Gefühlslage wieder, lässt Launen und Charakterzüge erkennen. Wir können Sie nicht auf Dauer verstellen. Und… mit Hilfe der Stimmanalyse gibt sie sogar Hinweise auf Krankheiten.

Die Basis

Die Technik beruht auf quantitativen Verfahren, die ihren Ursprung in der Musikwissenschaft haben. Kontinuierliche, aperiodische Signale werden in ein kontinuierliches Spektrum zerlegt und in den Bereichen Lautstärke, Artikulation, Tempo, Rhythmus, Melodie und Klangfarbe auf Basis von musikalischen Größen analysiert. Die Algorithmen werden dann zu Software Applikationen verarbeitet.

Quantitative Stimmanalyse macht es möglich

Mit der quantitativen Stimmanalyse können psychische und neurologische Erkrankungen, wie z. B. Depressionen, festgestellt werden. Das Berliner Unternehmen PeakProfiling hat z. B. in Zusammenarbeit mit der Charité Universitätsklinik Berlin Applikationen entwickelt, die ADHS anhand der Stimme erkennen. Damit können Fehldiagnosen reduziert und Prävention besser betrieben werden. Denn ADHS kann sich in vielen verschiedenen Symptomen äußern. Nicht alle Betroffenen sind hyperaktiv und impulsiv. Die richtige Diagnose zu stellen, ist also schwer. Bestimmte Muster in der Stimme sind jedoch typisch.

Ein Beispiel: Kinder mit ADHS reden oft viel und klingen sehr lebendig. Heruntergebrochen auf Millisekunden zeigt sich jedoch, dass die Stimme regelrecht monoton ist. Im Gegensatz zu Kindern, die nicht an ADHS leiden, sondern einfach nur lebhaft sind.

Auch Parkinson soll sich schon deutlich vor den körperlichen Anzeichen in der Stimme niederschlagen.

Weitere Ansatzmöglichkeiten

Neben dem Einsatz als Diagnose- und Analyse-Tool für Ärzte lässt sich das Instrument vielfältig einsetzen. Z. B. in der Seelsorge-Hotline. Hier ließe sich feststellen, ob Anrufer suizidgefährdet sind, auch wenn sie selbst im Gespräch die Absicht abstreiten.

Umgang mit sensiblen Daten Stimmanalyse-HealthcareHeidi-02

Schwieriges Thema. Liegen die Stimmdaten erst einmal digital vor, könnten dritte darauf zugreifen. Dazu kommt, dass die Analysesoftware noch weit mehr Informationen aus einer Stimme herausholen kann. Geschlecht, Alter, regionale Herkunft. Auch auf die Persönlichkeit kann man mit hoher Trefferquote Rückschlüsse ziehen. Die Hauptdimensionen einer Persönlichkeit, die Big Five – emotionale Labilität, Extraversion, Aufgeschlossenheit, Gewissenhaftigkeit und Verträglichkeit – sind für Analysealgorithmen eine Kleinigkeit.

Mein Fazit

Nicht die Augen sind der Spiegel der Seele, sondern die Stimme? Ich finde es faszinierend, betrachte es aber auch kritisch. Denn der unbemerkte mobile Einsatz wäre durchaus möglich. Die Technik passt vermutlich heute schon in ein Smartphone.

Und ganz ehrlich: Wie wäre es, wenn Sie Ihre Urlaubsreise nach Amerika nicht antreten dürften, weil der Boarding-Computer auf Basis der Stimmanalyse sagt: „Sie haben Grippe. Um die anderen Fluggäste nicht anzustecken ist Ihr Flugticket leider ungültig. Wir wünschen Ihnen eine baldige Genesung.“

Einfach mal so gedacht. Und nein, ich bin kein Pessimist. Ich möchte nur meine Urlaubsreise nach Amerika antreten können. In der Medizin finde ich den Ansatz und Einsatz top. In meinem Privatleben habe ich einfach keine Lust auf den gläsernen Menschen.


Zum Thema Depression bei Kindern und Jugendlichen gibt es übrigens auch noch ein ganz interessantes digitales Frühwarnsystem in Form einer App. Mehr dazu Hier

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