Akustische Wellenform-Atembewertung (AWARE)

Asthma und COPD betreffen jeweils Millionen von Menschen in den USA. Chronische Erkrankungen der unteren Atemwege stellten vor der Pandemie die vierthäufigste Todesursache im Land dar. Bei diesen und anderen Lungenerkrankungen wie Mukoviszidose (CF) könnte die objektive Überwachung der Erkrankung aus der Ferne zu deutlichen Verbesserungen der Krankheitskontrolle, der Lebensqualität und der Gesamtprognose führen. Die derzeitige Überwachung und Behandlung von Krankheiten beruht jedoch häufig auf subjektiven Symptomberichten, und objektive Lungenfunktionstests (PFTs) werden in Subspezialitäts-Überweisungszentren häufig nur wenige Male im Jahr durchgeführt. Die Haupthypothese dieser Studie ist, dass Smartphone-basierte Sensorik- und maschinelle Lernansätze (ML) die Lungentelemedizin voranbringen können, indem sie eine umfassende Bewertung von Lungenerkrankungen mit hoher Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit ermöglichen. Die Forscher gehen außerdem davon aus, dass AWARE dabei helfen kann, verschiedene Lungenerkrankungen genau zu erkennen, die Lungenfunktion abzuschätzen und mit Exazerbationen verbundene Veränderungen zu erkennen. In Ziel 1 werden Forscher einen Smartphone-Erkennungsansatz als genaues und zuverlässiges Hilfsmittel bei der Diagnose von Atemwegserkrankungen entwickeln und verbessern. Die Forscher werden eine Stichprobe gesunder Personen und Personen mit Asthma, COPD, CF und anderen Atemwegserkrankungen rekrutieren, um zu beurteilen, ob AWARE Probanden genau in ihre Krankheitsgruppen einteilen kann. In Ziel 2 werden Forscher den ML-Ansatz verbessern, um die Lungenfunktion genau und adaptiv abzuschätzen, einschließlich traditioneller PFT-Indizes aus Spirometrie und Impulsoszillometrie. Und in Ziel 3 werden Forscher Deep-Learning-Techniken entwickeln, um Veränderungen in den Atemwegszuständen zu identifizieren, die mit Krankheitsexazerbationen einhergehen, indem sie AWARE bei stabiler Krankheit und akuten Exazerbationen durchführen. Für diese Ziele werden die Forscher eine Kohorte von pädiatrischen und erwachsenen Probanden mit einem breiten Spektrum an demografischen und anthropometrischen Merkmalen rekrutieren, um eine angemessene Darstellung verschiedener Atemwegserkrankungen, ein breites Spektrum an Lungenfunktionen und die Möglichkeit zu haben, Messungen während akuter Krankheitsverschlimmerungen durchzuführen . Das Studienprotokoll umfasst Studienfragebögen, Anthropometrie, Körperzusammensetzung und drei Sätze von PFTs: Spirometrie, Oszillometrie und AWARE. Eine Untergruppe von Probanden führt AWARE zusätzlich bis zu zwei Wochen lang zu Hause durch, sodass die Forscher überwachte vs. unbeaufsichtigte Messungen sowie Messungen in der Klinik vs. zu Hause bewerten können. In ähnlicher Weise wird eine Untergruppe von Probanden AWARE-Dualtests durchführen (d. h. sowohl mit Studien-Smartphones als auch mit ihrem eigenen Smartphone), um die Wiederholbarkeit unter Verwendung verschiedener Geräte und Softwareplattformen zu bewerten.