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Telefon kann Ihr Schnaufen aufspüren

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Ein einfacher Atem kann über jemand Gesundheit viel aufdecken.

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Deshalb entwickeln Forscher tragbare Geräte, die ununterbrochene Vorsprünge auf den Lungen des Trägers halten. Aber, während Spielerei häufig die Aufmerksamkeit erhält, ist es die Algorithmen hinter den Geräten, die Ihnen sagen, was die Daten bedeuten.

Jetzt haben Forscher einen neuen Algorithmus entwickelt, der das Schnaufen ermittelt und misst und entscheidende Informationen bereitstellt, um Doktoren zu helfen, Krankheiten wie Asthma zu überwachen und zu verstehen, Lungenkrebs, zystische Fibrose und chronisch obstruktive Lungenerkrankung – oder COPD.

Die neue Methode ist nicht nur genauer, als vorhergehende Algorithmen, nach Ansicht der Forscher, es auch weniger Daten erfordert und Computerenergie, die Informationen zu extrahieren, die ein Doktor über die Atmung eines Patienten kennen muss.

„Unsere Annäherung übertrifft alles, das wir dort draussen in der Literatur wissen,“ sagte Hamid Krim, einen Elektroingenieur bei Nord-Carolina State University in Raleigh, das den Algorithmus mit Saba Emrani entwickelte, ein Student im Aufbaustudium bei N.C. State an Leistung. Sie stellen die Arbeit bei der europäischen 2015 Signalaufbereitungs-Konferenz in Nizza, Frankreich, am 3. September dar.

Obgleich der Algorithmus mit allen Arten Geräte verwendet werden kann, stellen sich die Forscher vor, dass es ein Teil eines Systems ist, das einen Smartphone mit den drahtlosen Sensoren anschließt, die auf dem Kasten getragen werden, die jeden Atem aufspüren, den, eine Einzelperson holt. Sogar durch Grundrauschen, kann der Algorithmus auswählen, wenn ein Patient schnäuft, und identifiziert die Eigenschaften jenes Schnaufens.

Während ein gesunder Atem chaotisch ist, keine Struktur in seinem Ton enthalten, besteht ein Schnaufen aus zahlreichen Tönen bei den verschiedenen Intensität und im Laufe der Zeit unterscheidet. Um schnaufend zu ermitteln, sucht der Algorithmus nach jenen periodischen und sich wiederholenden Mustern.

„Ein Schnaufen ist wie eine Pfeife in den Lungen,“ sagte Krim. „Wir nehmen das Signal und verbiegen es ein bisschen auf selbst und sehen neigend, ob es irgendeine Struktur in den Weisensachen gibt, seien Sie, wiederholend oder in kurzen Zeiten.“

Indem er misst, wie eine Person schnäuft, kann ein Doktor herausfinden, was Luftstrom einschränkt und eine Erkrankung der Atemwege besser verstehen. Im allgemeinen bedeuten höhere Frequenztöne, dass etwas die kleineren Fluglinien in den Lungen versperrt, während niedrigere Frequenzen Blockierung in den größeren Fluglinien vorschlagen. Das Schnaufen ist auch ein früher Indikator des Lungenkrebses, und der Algorithmus kann ein Tumor-verursachtes Schnaufen von einem wegen des Asthmas unterscheiden.

Aber die nützlichste Anwendung wäre möglicherweise für die Überwachung von Leuten mit Asthma und COPD, sagte Eric Larson, einen Ingenieur an der südlichen Methodistenuniversität in Dallas, das nicht in das neue Werk miteinbezogen wird. Entsprechend den spätesten Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation leiden 235 Millionen Menschen auf der ganzen Welt unter Asthma, und 64 Million haben COPD, das eine Vielzahl von Krankheiten umgibt, die die Atmung einschränken. Im Jahre 2012 tötete COPD 3 Millionen Menschen; bis 2030 sagt WHO voraus, dass es die dritte führende Todesursache weltweit ist.

Aber, weil Forscher nicht noch die Technologie, zum der Atmung ununterbrochen zu überwachen gehabt haben, haben sie keine Grundlinie, zum völlig zu verstehen, welche Atembeschwerden für Gesundheit bedeuten, sagten Larson, das half, einen Smartphone App zu entwickeln, der SpiroSmart genannt wurde, das auch Lungengesundheit überwacht. Indem sie Patienten aufspüren, können Doktoren lernen, wie Leute die Krankheit handhaben, wie sie sich im Laufe der Zeit verschlechtert oder verbessert, und ob bestimmte Auslöser in der Umwelt sie verbittern.

Das neue Konzept ist ein Signal-Verarbeitungsalgorithmus, der angepasst werden kann, um Signale anders als den Ton des Schnaufens zu analysieren. Schließlich möchte Krim die Methode anwenden, um alle Arten Gesundheitsindikatoren, von den Elektrokardiogrammlesungen zu den körperlichen Bewegungen zu überwachen. Zusammengepaßt mit einem Beschleunigungsmesser, wäre möglicherweise es in der Lage, die Gangart einer Person zu analysieren und unterschiede einen Weg von einem Lauf. Tatsächlich ist Krim ein Teil der Mitte für moderne selbst- angetriebene Systeme von integrierten Sensoren und von Technologien, eine Bemühung, die einige Universitäten mit einbezieht, um eine Reihe von selbst-betriebenen Sensoren herzustellen, um den Körper und die Umwelt zu überwachen und gibt ein Realzeit-, holistisches Bild der Gesundheit.

Im Falle des Asthmas zum Beispiel ermittelte solch ein System möglicherweise eine Kombination des Schnaufens, bestimmte Partikeln in der Luft und andere physiologische Zeichen und ein Asthmaleidendes eines bevorstehenden Angriffs zu warnen, sagten Alper Bozkurt, einen Ingenieur bei N.C. State, das die Sensoren und den Algorithmus prüft.

Obgleich die Tatsache, dass der Algorithmus mit begrenzten Daten arbeitet, ein enormer Vorteil ist, ist sie zu früh, zu sagen, wie viel einer Auswirkung die neue Methode hat, sagte Larson.

„Höchstwahrscheinlich ist dieses ein netter Zuwachsfortschritt für im Augenblick.“ Den Algorithmus zu konfigurieren, um mit Smartphones zu arbeiten kann schwierig sein. Und, die Forscher müssen noch ihren Algorithmus auf aus dem wirklichem Leben Situationen der Menschen im wirklichen Leben prüfen.

Schließlich obwohl, es Leuten helfen könnte, Krankheiten wie Asthma zu handhaben, die häufig Behandlungen erfordern, die von persönlichem sich unterscheiden.

„In der Lage sein, zu verstehen wie gut etwas für eine Einzelperson arbeitet, ist eine enorme Kostensenkungsmethode,“ sagte Larson. „Und sie könnte Ergebnisse verbessern und die Leben vielleicht retten.“