Vibration Response Imaging in der Diagnose von Lungenerkrankungen

Einführung:

Die Messung der regionalen Verteilung der Atemgeräuschintensität innerhalb des menschlichen Brustkorbs während der Atmung unter Verwendung einer computergestützten Lungengeräuschanalyse hat Interesse als mögliche diagnostische Modalität geweckt. Unter Verwendung einer normalen Verteilung von Atemgeräuschen als Referenz können abnormale Verteilungen von Schallenergie verwendet werden, um potentielle pathologische Zustände zu identifizieren. Vibration Response Imaging (VRI) nutzt eine solche Technologie.

VRI verarbeitet Lungenschallaufzeichnungen und erzeugt eine dynamische Darstellung dieser Schallenergieverteilung auf einem Computerbildschirm unter Verwendung einer Graustufencodierung. Luftturbulenzen in den Atemwegen und die daraus resultierenden Vibrationen werden von mehreren piezoelektrischen Kontaktsensoren erfasst, die auf der Haut des Patienten platziert wurden. Die Signale werden durch Bandpassfilterung (150–250 Hz) verarbeitet, um Herzgeräusche und Brustwandbewegungen zu eliminieren. Diese gefilterten Signale werden dann kombiniert, über 0,17-Sekunden-Intervalle geschnitten und in eine Folge dynamischer Bilder umgewandelt, die regionale Schallschwingungsenergien gegen eine Zeitachse widerspiegeln. Die Lungenschwingungsenergie wird auf dem Bildschirm in verschiedenen Grauschattierungen dargestellt, von Schwarz in Bereichen mit maximaler Energie bis zu Weiß in Bereichen mit Nullenergie. Pilotdaten deuten darauf hin, dass VRI Atemgeräusche bei normalen Patienten von denen mit intrathorakaler Pathologie unterscheiden kann, basierend auf charakteristischen Mustern von Vibrationsenergie. Die Reproduzierbarkeit von VRI-Aufzeichnungen und die Konsistenz der Inter-Observer-Interpretation wurden ebenfalls dokumentiert.

Ziel:

Bewertung der diagnostischen Leistungsfähigkeit von Vibration Response Imaging (VRI) bei der Bewertung von Lungenerkrankungen (Patienten, die sich als stationäre und ambulante Lungenpatienten vorstellen). Thoraxauskultation und andere diagnostische Modalitäten, die als Teil der Standardbehandlung verwendet wurden (z. Röntgenaufnahme des Brustkorbs, CT-Scans und Thorax-Ultraschall) werden als Referenz-Goldstandard zum Vergleich verwendet.

Methoden:

Alle erwachsenen (≥ 21 Jahre) Patienten (stationär und ambulant), die zwischen dem 1.7.2008 und dem 31.5.2009 von der Abteilung für Atemwegs- und Intensivmedizin betreut werden, gelten als förderfähig. Kinder haben möglicherweise zu kleine Körpergrößen für die aktuellen Standardsensoren und werden nicht rekrutiert. Weitere Einschlusskriterien sind die Fähigkeit zur Einwilligung nach Aufklärung.

Ausschlusskriterien: Zustände, die die Platzierung von Sensoren am Rücken des Patienten verhindern, wie z. B. Knochen-/Brustwandverformungen und ansteckende Hauterkrankungen. Das Vorhandensein eines Herzschrittmachers und eine Schwangerschaft gelten aufgrund der noch nicht definierten Sicherheitsprobleme im Zusammenhang mit diesen Erkrankungen ebenfalls als Kontraindikationen.

Patienten, die eine Einverständniserklärung unterschrieben haben, werden gebeten, aufrecht mit freiem Rücken zu sitzen. Denjenigen, die nicht sitzen können, werden die Sensoren in der Rückenlage unter sie geschoben.

Die Aufnahmen werden dann mit dem VRI-Gerät (Deep Breeze™, Or Akiva, Israel) durchgeführt. Zweiundvierzig Sensoren, die auf 2 planaren Arrays montiert sind, werden auf dem Rücken des Subjekts platziert. Jede Reihe von 3 Sensoren wird von Silikonschalen gehalten, die durch eine computergesteuerte Niedervakuumdichtung mit dem Rücken des Patienten verbunden sind. Vor dem Anbringen der Sensoren wird der Rücken des Patienten mit einem alkoholfreien Feuchttuch abgewischt, um Schweiß und Schmutzpartikel zu entfernen.

Die Patienten werden 12 Sekunden lang aufgezeichnet, während sie aufgefordert werden, tief ein- und auszuatmen. Von forcierten Ausatmungen wird abgeraten. Jede 12-Sekunden-Aufzeichnung umfasst normalerweise 3-4 Atemzyklen. Die meisten Patienten müssen vom aufnehmenden Arzt 1-2 Minuten lang in der Atemtechnik gecoacht werden. Bei jeder Einstellung werden durchschnittlich 2-3 Aufnahmen gemacht, um sicherzustellen, dass ein reproduzierbares Bild erzielt werden kann.

Der Hauptforscher wurde in der Aufzeichnung und Interpretation an der Harvard University ausgebildet. Die Co-Untersucher wurden vom Hauptuntersucher geschult und sind mit der Maschine vertraut, da sie mit der Abteilung getestet wurde.

Die VRI-Aufzeichnungen werden von den Studienärzten und dem Wissenschaftler von Deep Breeze (Unternehmen, das VRI-Geräte herstellt) interpretiert. Keine der persönlichen oder klinischen Informationen des Patienten werden an Deep Breeze Pte Ltd.

Es werden keine zusätzlichen Tests oder Untersuchungen an den Patienten durchgeführt. Sie werden gemäß dem Pflegestandard behandelt. Die VRI-Aufnahmen werden mit standardmäßigen körperlichen Untersuchungen und diagnostischen Untersuchungen verglichen, die die Patienten ohnehin gehabt hätten. Daher erhalten die Patienten keine finanzielle Entschädigung für ihre Teilnahme an der Studie.

Datenmanagement

Informationen, die gesammelt werden, sind im Fallberichtsformular (Anhang A) beschrieben. Alle klinischen Daten werden zum Zwecke der Datenanalyse für einen Zeitraum von 2 Jahren nach Abschluss der Studie im verschlossenen Abteilungsbüro des Hauptprüfarztes aufbewahrt. Die VRI-Aufzeichnungen des Patienten verbleiben auf dem ebenfalls passwortgeschützten VRI-Gerät. Zu Analysezwecken können die Aufzeichnungen auf CDs heruntergeladen und an Deep Breeze gesendet werden. Diese Aufzeichnungen enthalten keine personenbezogenen Daten mit Ausnahme von nicht identifizierten Subjektcodenummern.

Statistiken

Da es sich um einen explorativen Versuch handelt, um die Machbarkeit einer neuartigen Technologie zu testen, gibt es keine Grundlage für die Sammlung von Stichprobengrößen. Es wurde eine willkürliche Zahl von 200 gewählt, da dies innerhalb der Probezeit als erreichbar erachtet wurde. Wir werden versuchen, die VRI-Befunde mit der körperlichen Untersuchung und anderen diagnostischen Modalitäten für einzelne Krankheitszustände in Abhängigkeit von der klinischen Diagnose zu korrelieren (z. Asthma, Bronchiektasie, Pneumonie, Emphysem, Herzinsuffizienz, Erguss, Pneumothorax) mit der Hoffnung, verlässliche Muster zu finden, die eine ausschließlich auf VRI basierende Diagnose ermöglichen. Sensitivität und Spezifität werden für jede Bedingung berechnet