DE102021121630A1

DE102021121630A1 - Vorrichtung zur simultanen Auskultation an zwei Auskultationspunkten

Info

Publication number: DE102021121630A1
Application number: DE102021121630.3A
Authority: DE
Inventors: Elric Zweck; Ralf Westenfeld
Original assignee: Heinrich Heine Universitaet Duesseldof
Current assignee: Heinrich Heine Universitaet Duesseldof
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-02-23
Also published as: WO2023021142A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine medizinische Vorrichtung, umfassend ein Mittel zum Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt und ein Mittel zum Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt. Die Aufgabe, eine Vorrichtung, insbesondere eine medizinische Vorrichtung, zur Verfügung zu stellen, mit welcher die Auskultation vereinfacht, insbesondere verbessert wird und eine objektivere Beurteilung von Geräuscheigenschaften ermöglicht wird, wird dadurch gelöst, dass das Mittel zum Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und das Mittel zum Erfassen des mindestens einen zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt zur im Wesentlichen simultanen Erfassung der Signale ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren durchgeführt von zumindest einer Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine medizinische Vorrichtung, umfassend ein Mittel zum Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt und ein Mittel zum Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren durchgeführt von zumindest einer Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium.
Die Auskultation ist in der Medizin nach wie vor ein gängiges Mittel zur Erfassung von akustischen Signalen, welche durch verschiedene Körperstrukturen erzeugt werden. Unter Auskultation wird insbesondere das mittelbare Abhören von Organtätigkeiten verstanden. So können mittels Auskultation beispielsweise Lunge, Herz, Darm und Blutgefäße von Patienten abgehört werden. Sie erlaubt in der Regel erste Rückschlüsse auf Abnormitäten oder Erkrankungen.
Auch heute noch entwickelt jeder zehnte Deutsche im Laufe seines Lebens eine Herzklappenerkrankung, die unbehandelt lebensbedrohlich wird. Die Auskultation von Herzklappen wird in der Regel an definierten Punkten der Thoraxwand durchgeführt. Insbesondere die Frequenz, Intensität, Dauer, Anzahl und Qualität der Geräusche sollten im Rahmen einer Voruntersuchung zur Beurteilung der Herzklappenfunktion herangezogen werden und zur Erstellung einer zumindest vorläufigen Diagnose dienen.
Nach wie vor üblich ist hierbei die Verwendung eines Stethoskops. Unter einem Stethoskop wird ein Instrument zur Beurteilung von Schallphänomenen im Inneren von Hohlkörpern verstanden. In der Human- und Veterinärmedizin werden mit dem Stethoskop Töne und Geräusche beurteilt, die beispielsweise im Zusammenhang mit der Tätigkeit des Herzens, der Lungen oder des Darmes entstehen. Zu jeder körperlichen Erstuntersuchung gehört die Auskultation der Herzklappen und manchmal auch der Halsschlagadern zum Ausschluss krankhafter Strömungsgeräusche oder fortgeleiteter pathologischer Herzgeräusche. Bei der Blutdruckmessung verwendet man ein Stethoskop zum Hören der Korotkow-Strömungsgeräusche.
Herkömmliche mechanische Stethoskope umfassen einen Stethoskopkopf, in welchem eine Membran angeordnet ist, die durch akustische Wellen in Schwingungen versetzt wird und diese an die Luftsäule im Stethoskopschlauch weitergibt. Mit Hilfe von Ohrbügeln werden diese Wellen an das Trommelfell des Benutzers geleitet.
Neben den mechanischen Schlauchstethoskopen sind auch elektronische Stethoskope bekannt. Elektronische Stethoskope erfassen akustische Signale mittels eines Mikrofons, welches diese in elektrische Signale wandelt, zu den ohrseitigen Lautsprechern leitet und dort verstärkt. Dabei findet in der Regel eine Rauschunterdrückung statt, wobei die für das menschliche Gehör nicht hörbaren Frequenzen herausgefiltert werden. Zur Verbesserung der Signale werden beispielsweise elektronische Verstärker und Filter verwendet.
Die Zuordnung der subjektiv wahrnehmbaren Klangphänomene zu zugehörigen Krankheitsbildern ist nach wie vor eine Sache der Übung und Erfahrung. Auf subjektive Weise ist insbesondere die Beurteilung der diagnostisch wichtigen Geräuscheigenschaften wie Frequenzumfang, Lautstärke und Dauer nur sehr unvollkommen möglich, zumal das akustische Langzeitgedächtnis des Menschen schlecht ist. Dies stellt insbesondere eine Herausforderung beim sukzessiven Abhören an verschiedenen Auskultationspunkten dar. Darüber hinaus entstehen Verfälschungen der Ergebnisse durch Bewegungsartefakte, welche beispielsweise durch muskuläre Erregungen im Brustkorb und Bewegungen des Patienten entstehen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, insbesondere eine medizinische Vorrichtung, zur Verfügung zu stellen, mit welcher die Auskultation vereinfacht, insbesondere verbessert wird und eine objektivere Beurteilung von Geräuscheigenschaften ermöglicht wird. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren, Computerprogrammprodukt und computerlesbares Speichermedium vorzuschlagen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für eine Vorrichtung umfassend ein Mittel zum Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt und ein Mittel zum Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt, dadurch gelöst, dass das Mittel zum Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und das Mittel zum Erfassen des mindestens einen zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt zur im Wesentlichen simultanen Erfassung der Signale ausgebildet sind. Die Vorrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung zur Detektion einer Herzklappenerkrankung. Die Vorrichtung kann beispielsweise die Herzklappenerkrankung diagnostizieren und/oder bei einer solchen Diagnose unterstützen, wie im Folgenden beschrieben wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein (computerimplementiertes) Verfahren durchgeführt von zumindest einer Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend die Schritte:

- Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt,
- Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt,

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen umfassend Programmanweisungen, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen und/oder zu steuern, wenn das Programm auf einem Prozessor ausgeführt wird.
Schließlich wird gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein computerlesbare Speichermedium umfassend ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt vorgeschlagen.
Exemplarische Ausführungsformen des ersten, zweiten, dritten und vierten Aspekts der Erfindung können gemäß einer oder mehrerer der unten beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet sein und/oder eine oder mehrere der unten beschriebenen Eigenschaften aufweisen.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung können akustische Signale, welche beispielsweise durch Atmungs-, Herz- oder Darmtätigkeiten erzeugt werden, an mindestens zwei Auskultationspunkten im Wesentlichen gleichzeitig erfasst und vorzugsweise ausgewertet werden, wie noch im Folgenden beschrieben wird. Es hat sich gezeigt, dass durch die im Wesentlichen simultane Erfassung des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt eine örtliche Differenzierung der erfassten Signale erfolgen kann, wodurch beispielsweise Geräusche auf einer Seite des Brustkorbs unmittelbar mit Geräuschen auf der anderen Seite verglichen werden können und diese so beispielsweise Rückschlüsse auf Asymmetrien erlauben. Die zeitliche Erfassung erfolgt beispielsweise über ein gewisses (etwa vordefiniertes) Intervall. Unter einer im Wesentlichen simultanen Erfassung wird insbesondere verstanden, dass die Erfassung beispielsweise lediglich eine für die genannten Zwecke ausreichende zeitliche Überlappung der Zeitintervalle, in denen die jeweiligen akustischen Signale erfasst werden, aufweisen zu braucht, es jedoch insofern nicht zwingend auf eine exakte zeitgleiche Erfassung ankommt (dies aber natürlich möglich ist). Es hat sich insbesondere gezeigt, dass eine Erfassung an genau zwei Auskultationspunkten ausreichend ist, wodurch mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand bereits zuverlässige Ergebnisse erzielt werden können. Alternativ kann aber eine im Wesentlichen simultane Erfassung auch von weiteren akustischen Signalen an weiteren Auskultationspunkten (beispielsweise an mindestens drei, vier, etc. Auskultationspunkten) erfolgen, insbesondere mittels weiterer Mittel zur Erfassung, beispielsweise an den weiter unten beschrieben Auskultationspunkten.
Insbesondere kann die örtlich differenzierte Erfassung an mindestens zwei Auskultationspunkten Aufschluss über die häufigsten Herzklappenerkrankungen geben. Die Auskultationspunkte werden vorzugsweise dem Areal einer bestimmten Herzklappe (Aortenklappe, Pulmonalklappe, Trikuspidalklappe, Mitralklappe) zugeordnet. In diesem Bereich ist die jeweilige Klappe besonders gut hörbar. So können beispielsweise die Aortenklappe und die Mitralklappe an unterschiedlichen Orten unterschiedlich intensiv erfasst und somit besser differenziert werden. Grundsätzlich kann die Vorrichtung aber dazu ausgebildet sein, eine Herzklappenerkrankung an einer (oder mehreren) beliebigen der genannten Herzklappe(n) (Aortenklappe, Pulmonalklappe, Trikuspidalklappe, und/oder Mitralklappe) zu detektieren. Beispielsweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine (potentielle) Herzklappenerkrankung im Allgemeinen und/oder eine entsprechende Wahrscheinlichkeit hierfür zu detektieren. Beispielsweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere Eigenschaften (beispielsweise Insuffizienz und/oder Stenose) von einer oder mehreren (insbesondere aller vier) Herzklappen zu detektieren.
Bevorzugte Auskultationspunkte der Herzklappen sind für die Pulmonalklappe der zweite Interkostalraum links neben dem Brustbein (parasternal), für die Aortenklappe der zweite Interkostalraum rechts neben dem Brustbein (parasternal), für die Tricuspidalklappe der vierte Interkostalraum rechts neben dem Brustbein (parasternal) und für die Mitralklappe der fünfte Interkostalraum, links mittlere Schlüsselbeinlinie (medioklavikular). Der bevorzugte Auskultationspunkt für den Erbschen Punkt ist der dritte Interkostalraum, links neben dem Brustbein (parasternal). Während je nach Ziel unterschiedliche dieser Auskultationspunkte kombiniert werden können, ist es bevorzugt, dass die beiden Auskultationspunkte der zweite rechte Interkostalraum und der dritte linke Interkostalraum (parasternal) sind.
Der Abstand zwischen dem ersten Auskultationspunkt und dem zweiten Auskultationspunkt kann darüber hinaus beispielsweise abhängig sein von Geschlecht, Alter, Körpergröße und/oder Figur eines Patienten. So ist beispielsweise denkbar, dass der Abstand zwischen dem Mittel zum Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und dem Mittel zum Erfassen des mindestens einen zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt justierbar ist. Beispielsweise ist die Vorrichtung (insbesondere der weiter unten beschriebene Verbindungsteil) dazu ausgebildet, dass die Vorrichtung abhängig von der Körpergröße eines beispielsweise menschlichen Patienten, z. B. in mehreren, z.B. in drei Stufen, justiert werden kann.
Der Abstand der Mittel zum Erfassen des ersten und des zweiten akustischen Signals richtet sich insbesondere nach dem Abstand der jeweiligen Auskultationspunkte. Beispielsweise kann die Vorrichtung so auf den Brustkorb eines Patienten aufgelegt werden, dass die Mittel zum im Wesentlichen simultanen Erfassen der akustischen Signale im zweiten rechten Interkostalraum und im dritten linken Interkostalraum parasternal positioniert sind.
Das Mittel zum Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und das Mittel zum Erfassen des mindestens einen zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt erfassen örtlich voneinander getrennte akustische Signale, die beispielsweise von den Herzklappen über den Blutstrom an die Vorderwand des Brustkorbs weitergeleitet wurden. Die simultane Erfassung des ersten und des zweiten akustischen Signals an voneinander getrennten Auskultationspunkten hat insbesondere den Vorteil, dass im Wesentlichen zeitgleich auf Informationen von zwei Auskultationspunkten zur Prädiktion von Herzklappenerkrankungen zurückgegriffen werden kann. Während die Erfassung von akustischen Signalen an verschiedenen Auskultationspunkten bislang lediglich nacheinander stattfinden konnte, kann auf diese Weise eine örtliche Differenzierung der Klappenerkrankungen erfolgen.
Darüber hinaus können mit Hilfe des im Wesentlichen simultan erfassten ersten und zweiten akustischen Signals etwaige Störsignale als solche identifiziert werden, beispielsweise abhängig davon, ob und wie die Signale an beiden Auskultationspunkten erfasst werden.
Auf diese Weise kann mit Hilfe der Erfindung das klassische Stethoskop insbesondere bei der Detektion von relevanten und behandlungswürdigen Herzerkrankungen, insbesondere Herzklappenerkrankungen, ergänzt oder sogar ersetzt werden. Mittels der Erfindung kann insbesondere die diagnostische Treffsicherheit signifikant verbessert werden.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Mittel zum Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und/oder das Mittel zum Erfassen des mindestens einen zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt mindestens ein Membranelement. Das mindestens eine Membranelement kann zur Erzeugung, Verstärkung, Aufnahme, Dämpfung oder Messung der durch das erste und/oder zweite akustische Signal erzeugten Schwingung dienen. Insbesondere umfasst die Vorrichtung zwei separate Membranelemente, wobei ein Membranelement zur Erfassung des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und das andere Membranelement zur Erfassung des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt dienen.
Die Membranelemente umfassen insbesondere Membranen, die durch die akustischen Signale in Schwingungen versetzt werden. Eine Membran beschreibt eine dünne Struktur, die wie z. B. eine Haut oder Folie im Verhältnis zu ihrer Dicke eine große flächige Ausdehnung hat. Insbesondere erfasst die Vorrichtung akustische Signale, die von den Herzklappen über den Blutstrom an die Vorderwand des Brustkorbs weitergeleitet werden mittels zwei separater Membranen, die in Schwingung versetzt werden. Die Membranen kommen hierzu insbesondere auf der Körperoberfläche des Patienten zum Anliegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung mindestens einen Wandler, insbesondere einen piezoelektrischen Sensor, zur Umwandlung des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten akustischen Signals. Mit Hilfe des Wandlers können insbesondere die durch mindestens ein akustisches Signal verursachten Schwingungen in entsprechende elektrische Signale umgewandelt werden. Bei dem mindestens einen Wandler handelt es sich vorzugsweise um einen elektroakustischen Wandler, der zur Umwandlung mechanischer Schallenergie in elektrische Energie dient. Der Wandler ist insbesondere zur Erfassung der Bewegungen durch das mindestens eine Membranelement, insbesondere die mindestens eine Membran, eingerichtet. Hierzu ist er insbesondere mechanisch oder elektrisch mit dem mindestens einen Membranelement gekoppelt. Mit Hilfe des Wandlers werden insbesondere die Bewegungen der Membranelemente erfasst und in elektrische Energie umgewandelt.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Wandler um einen piezoelektrischen Sensor. Beispielsweise ist das mindestens eine Membranelement mechanisch mit dem piezoelektrischen Sensor gekoppelt, der durch Druckschwankungen verformt wird und diese als elektrische Spannungsschwankungen ausgibt. Bevorzugt werden die Bewegungen des mindestens einen Membranelements durch einen integrierten piezoelektrischen Sensor erfasst. Als piezoelektrisches Material wird üblicherweise die Piezokeramik Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) verwendet. Die elektrischen Spannungsschwankungen des piezoelektrischen Materials werden beispielsweise zu einem Verstärker und/oder Prozessor übertragen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung mindestens ein Mittel zum Erfassen mindestens eines elektrokardiographischen Signals. Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst bevorzugt ein Erfassen mindestens eines elektrokardiographischen Signals.
Während auskultierte akustische Signale erste Rückschlüsse auf Abnormitäten und Erkrankungen gewähren können, erlaubt das erfasste elektrokardiographische Signal im Hinblick auf Herzerkrankungen, insbesondere Herzklappenerkrankungen, eine präzisere Diagnose mit Hilfe weiterer Informationen, beispielsweise in Form eines Elektrokardiogramms (EKG). Liegen die mindestens zwei akustischen Signale und das mindestens eine elektrokardiographische Signal gleichzeitig vor, lässt sich eine besonders präzise Diagnoseaussage treffen.
Bevorzugt umfasst das Mittel zum Erfassen des mindestens einen elektrokardiographischen Signals mindestens eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode. Insbesondere ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eine Spannung als Dipolmoment zu messen. Beispielsweise wird mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Einzelkanal-Elektrokardiogramm oder ein Äquivalent eines Einzelkanal-Elektrokardiogramms gemessen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung vorteilhaft dazu ausgebildet sein, mittels der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode muskuläre Erregungen im Brustkorb und/oder Bewegungen des Patienten zu erkennen und so Bewegungsartefakte leichter zu identifizieren. Wird beispielsweise ein Bewegungsartefakt erkannt, kann dies auslösen, dass die Vorrichtung das beschriebene Erfassen der akustischen Signale beispielsweise wiederholt (oder dieses vorschlägt).
Insbesondere wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das elektrokardiographische Signal zwischen dem ersten Auskultationspunkt und dem zweiten Auskultationspunkt erfasst. Die erste Elektrode ist vorzugsweise an dem Mittel zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und/oder die zweite Elektrode an dem Mittel zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt angeordnet. Die jeweilige Elektrode ist damit mit dem jeweiligen Erfassungsmittel assoziiert. Auf diese Weise lässt sich ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Vorrichtung erzielen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung mindestens einen Prozessor zur Verarbeitung der erfassten Signale. So können die zuvor und nachfolgend beschriebenen Schritte alle oder teilweise durch den Prozessor ausgeführt oder gesteuert werden. Beispielsweise können die mittels eines Wandlers in elektrische Signale umgewandelten akustischen Signale an den mindestens einen Prozessor weitergeleitet werden. Auch das optional erfasste elektrokardiographische Signal kann an den Prozess weitergeleitet werden. Der mindestens eine Prozessor erlaubt beispielsweise eine Verarbeitung, insbesondere Auswertung, der durch die Vorrichtung erfassten Signale. Beispielsweise erlaubt der Prozessor die Speicherung der erfassten Signale. Zusätzlich oder alternativ können die Signale mit Hilfe des mindestens einen Prozessors weiterverarbeitet werden.
Beispielsweise umfasst die Vorrichtung mindestens einen Prozessor und mindestens einen Speicher, wobei in dem Speicher ein Programm umfassend Programmanweisungen gespeichert ist, wobei der Speicher und das Programm eingerichtet sind, um, mit dem Prozessor, die Vorrichtung zumindest zu veranlassen, das beispielhafte Verfahren (oder Teile hiervon) gemäß dem zweiten Aspekt auszuführen, wenn das Programm auf dem Prozessor ausgeführt wird. Unter einem Prozessor soll zum Beispiel eine Kontrolleinheit, ein Mikroprozessor oder eine Mikrokontrolleinheit wie ein Mikrocontroller verstanden werden.
Zum Beispiel umfasst eine beispielhafte Vorrichtung ferner Mittel zum Speichern von Informationen wie einen Programmspeicher und/oder einen Hauptspeicher. Zum Beispiel umfasst eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung ferner jeweils Mittel zum Empfangen und/oder Senden von Informationen über ein Netzwerk wie eine Netzwerkschnittstelle. Zum Beispiel sind beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtungen über ein oder mehrere Netzwerke miteinander verbunden und/oder verbindbar.
Die Vorrichtung ist insbesondere mit entsprechenden Mitteln (beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Prozessoren, Mikrocontroller, (A/D-)Wandler, Filtereinheiten) dazu ausgebildet, ein Digitalisieren der erfassten akustischen und optional elektrokardiographischen Signale durchzuführen. Insbesondere kann (etwa mit Hilfe des Mikrocontrollers oder einer entsprechenden Filtereinheit) eine Rauschunterdrückung vorgenommen werden. Hierbei findet jedoch vorzugsweise kein Herausfiltern von für das menschliche Gehör nicht hörbaren Frequenzen statt, wie bei herkömmlichen elektronischen Stethoskopen. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass auch wenn eine Frequenz nicht im für den Menschen hörbaren Spektrum liegt, sie relevante Informationen über einen Herzklappenstatus enthalten kann. Somit kann das im Folgenden noch näher beschriebene Bestimmen einer Auswerteinformation zumindest teilweise auch auf akustischen Informationen außerhalb des typischerweise menschlichen wahrnehmbaren Frequenzspektrums, also insbesondere auch auf akustischen Informationen kleiner als 20 Hz und größer als 20 kHz, basieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren ein (bzw. die Vorrichtung Mittel zum) Bestimmen mindestens einer mit den akustischen Signalen und optional mit dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal assoziierten Auswerteinformation, wobei die Auswerteinformation zumindest teilweise auf den akustischen Signalen und optional auf dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal basiert. Optional kann das Bestimmen aber auch auf noch weiteren Informationen (insbesondere über den Patienten, wie beispielsweise Alter und/oder Geschlecht) beruhen. Die Auswerteinformation liefert dem Benutzer beispielsweise eine Diagnose oder unterstützt den Benutzer bei einer solchen, das heißt die mit den Signalen assoziierte Auswerteinformation ermöglicht dem Benutzer des Verfahrens beispielsweise das Stellen einer Diagnose auf Basis der Auswerteinformation oder diese kann bereits eine solche Diagnose sein. Mit Hilfe der Auswerteinformation zumindest teilweise basierend auf den akustischen Signalen können insbesondere Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit eines Organs, insbesondere von Herz, Lunge oder Darm, eines Patienten gezogen werden. Vorzugsweise basiert die Auswerteinformation zudem zumindest teilweise auf dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal. Dies erlaubt insbesondere verbesserte Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit des Herzens, insbesondere der Herzklappen.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein (potentielles) Vorliegen und/oder eine Wahrscheinlichkeit einer Herzklappenerkrankung und/oder (insbesondere in einem zweiten Schritt) eine oder mehrere Eigenschaften (beispielsweise Insuffizienz und/oder Stenose) von einer oder mehreren (insbesondere aller vier) Herzklappen bestimmt. Dementsprechend gibt die Auswerteinformation in einem Ausführungsbeispiel ein Vorliegen, eine Wahrscheinlichkeit einer Herzklappenerkrankung und/oder eine oder mehrere Eigenschaften (beispielsweise Insuffizienz und/oder Stenose) von einer oder mehreren (insbesondere aller vier) Herzklappen an. Die Auswerteinformation kann damit insbesondere eine Diagnoseinformation sein.
Grundsätzlich ist möglich, dass die Auswerteinformationen mittels (klassischer) Verfahren ermittelt werden, wie beispielsweise durch ein Bestimmen eines oder mehrerer Parameter der erhaltenen akustischen (und optional elektrokardiographischen) Signale und Vergleichen dieser Signale mit vorbestimmten Parametern, die beispielsweise durch zuvor analysierte und kategorisierte Signale (beispielsweise die von anderen Patienten bzw. Probanden erfassten Signale und entsprechende Auswerteinformationen) ermittelt wurden. Zum Beispiel können für andere Patienten bestimmte Auswerteformationen zusammen mit akustischen und optional elektrokardiographischen Signalen dieser anderen Patienten in Einträgen einer Datenbank gespeichert sein, sodass ein Vergleich der durch die Datenbank repräsentierten Signale und der erfassten Signale erfolgen kann. Wenn beispielsweise der Vergleich ergibt, dass ein Satz durch die Datenbank repräsentierter Signale (also entsprechende Parameter hiervon) den erfassten Signalen (also entsprechende Parameter hiervon) zumindest im Wesentlichen ähnlich (z. B. basierend auf einem Ähnlichkeitsmaß und/oder einem vorgegebenen Ähnlichkeitsschwellwert) sind oder entsprechen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zusammen mit den Signalen in der Datenbank gespeicherte Auswerteinformation den erfassten Signalen zugeordnet wird.
Besonders bevorzugt, da so insbesondere eine besonders hohe Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit erreicht werden kann, basiert das Bestimmen der Auswerteinformation aber zumindest teilweise auf einem auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus (welcher insofern auch als Datenmodell angesehen oder bezeichnet werden kann). Beispielsweise handelt es sich um einen auf maschinellem Lernen basierenden Algorithmus. Der Algorithmus ist beispielsweise ein Klassifikationsalgorithmus. Beispielsweise ist oder umfasst der auf künstlicher Intelligenz basierende Algorithmus ein künstliches neuronales Netzwerk, mehrlagiges Perzeptron oder ein auf LSTM (long short-term memory) basierendes Netz. Das Bestimmen kann dabei vorteilhaft lokal in der Vorrichtung, insbesondere mittels des Prozessors der Vorrichtung, erfolgen.
Zum Beispiel erhält ein solcher Algorithmus die akustischen Signale sowie optional das elektrokardiographische Signal (welche aber beispielsweise bearbeitet, insbesondere gefiltert sein können) als Eingangsdaten. Der Algorithmus kann den akustischen Signalen und optional dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal damit die Auswerteinformation (also beispielsweise das Vorliegen oder die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens einer Erkrankung) als Ausgangsdaten zuordnen.
Der Algorithmus, insbesondere der auf maschinellem Lernen basierende Klassifikationsalgorithmus, wurde beispielsweise anhand von Daten von Probanden mit bekanntem Herzklappenstatus (mit oder ohne Herzklappenfehler) trainiert. Ein Training kann beispielsweise darauf basieren, dass ein solcher Algorithmus - wie auch bei der späteren Anwendung - eine Vielzahl von Sätzen von akustischen Signalen und optional elektrokardiographischem Signal als Eingangstrainingsdaten in zum Beispiel Fourier-transformierter Form erhält und entsprechende bekannte Auswerteinformationen (also beispielsweise das Vorliegen oder die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens einer Erkrankung) als entsprechende Ausgangstrainingsdaten vorgegeben werden.
In einer weiterhin bevorzugten Variante werden die Trainingsdaten und/oder die Leistung verschiedener Algorithmen analysiert und es wird ein auf künstlicher Intelligenz basierender Algorithmus (beispielsweise ein Algorithmus basierend auf einem künstlichen neuronalen Netzwerk, auf einem mehrlagigen Perzeptron oder ein auf LSTM basierendes Netz) ausgewählt. Hierzu werden die Trainingsdaten beispielsweise durch eine interne k-fache Kreuzvalidierung im Trainingsdatensatz analysiert. Beispielsweise wird ein Algorithmus ausgewählt basierend auf Zielgrößen wie beispielsweise einem Receiver Operating Characteristics „ROC“-Ansatz (auch Grenzwertoptimierungskurve oder Isosensitivitätskurve zur Bewertung und Optimierung von Analysestrategien, welche typischerweise die Abhängigkeit der Effizienz mit der Fehlerrate für verschiedene Parameterwerte darstellt), dem F1-Maß (bei dem Genauigkeit und Trefferquote gleich gewichtet bewertet sind oder allgemeiner einem anders gewichteten Maß F_α) oder basierend auf ähnlichen Messgrößen oder geeigneten quantitativen Maßen zur Beurteilung eines Klassifikators. Beispielsweise wird der geeignetste Algorithmus in einem Konsensus-Verfahren ausgewählt, in welchem Ergebnisse verschiedener Testkombinationen des Trainingsdatensatzes eingespeist werden und der im Durchschnitt am besten abschneidende, z. B. der genaueste (z.B. hinsichtlich Sensitivität und/oder Spezifität oder anderer Genauigkeits-Kriterien) und/oder der schnellste, Algorithmus selektiert wird. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise ein besonders effizienter Algorithmus ausgewählt werden kann. Dieser Schritt kann beispielsweise auf einem Server erfolgen. Der ausgewählte Algorithmus bzw. Parameter hierzu kann dann auf die Vorrichtung übertragen werden. Die Vorrichtung kann auf diese Weise trainingsdatenabhängig grundsätzlich mehrere Algorithmen anwenden, braucht aber in einem konkreten Fall vorteilhaft stets nur einen (den vorgeschriebenen und insbesondere als am effizientesten ermittelten) Algorithmus anzuwenden.
Wie erwähnt kann die eigentliche Analyse der Signale eines Patienten dann bevorzugt direkt in der Vorrichtung (etwa durch einen integrierten Mikrocontroller) stattfinden.
Die Vorrichtung umfasst bevorzugt mindestens eine Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtung. Beispielsweise umfasst die Vorrichtung eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der mittels der Vorrichtung erfassten Signale. Insbesondere umfasst die Vorrichtung mindestens eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der mittels der Vorrichtung erfassten Signale und/oder der bestimmten Auswerteinformation. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise mittels des mindestens einen Prozessors gesteuert werden. Eine Anzeigeeinrichtung ist beispielsweise ein Display, insbesondere eine Flüssigkristallanzeige, oder eine LED-Kontrollleuchte. Mit Hilfe der Eingabeeinrichtung (welche auch mit der Ausgabevorrichtung integriert sein kann, beispielsweise mittels einer Touch-Displays) können beispielsweise für die Bestimmung der Auswerteinformation zu berücksichtigende Informationen wie beispielsweise das Alter und/oder das Geschlecht des Patienten erfasst werden. Die Ausgabeeinrichtung kann dem Benutzer, beispielsweise dem Arzt und/oder einer Hilfsperson, insbesondere zur Bedienung der Vorrichtung dienen.
Die Ausgabe- und/oder Eingabeeinrichtung umfasst beispielsweise verschiedene Anzeigefelder und/oder Eingabefelder. Beispielsweise können die Anzeigefelder Informationen über eine Herzfrequenz oder ein EKG aufweisen. Mit Hilfe der Eingabefelder lässt sich die Vorrichtung vorzugsweise bedienen.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung vorzugsweise mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere zur Kommunikation mit einem Kommunikationsgerät. Das Kommunikationsgerät ist vorzugsweise ein von der Vorrichtung verschiedenes Gerät. Das Kommunikationsgerät kann z. B. ein lokales Gerät oder ein entfernter Server sein. Beispielsweise ist das Kommunikationsgerät ein tragbarer Computer, wie etwa ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein Wearable, ein persönlicher digitaler Assistent oder ein Smartphone. Die Kommunikation kann insbesondere über eine drahtgebundene oder vorzugsweise über eine drahtlose Verbindung mittels eines Kommunikationssystems erfolgen. Beispiele für ein Kommunikationssystem sind ein lokales Netzwerk (LAN), ein großräumiges Netzwerk (WAN), ein drahtloses Netzwerk (WLAN), ein drahtgebundenes Netzwerk, ein Mobilfunknetzwerk, ein Telefonnetzwerk, ein Satellitennetzwerk und/oder das Internet.
Vorzugsweise erfolgt die Kommunikation des Kommunikationsgeräts mit der Vorrichtung über (zumindest) ein lokales drahtloses Netzwerk (beispielsweise gemäß dem IEEE-802.11-Standard, dem Bluetooth-Standard (beispielsweise der Version 1, 2, 3, 4 (insbesondere Bluetooth LE) und/oder einem zukünftigen Standard), einem Mobilfunkstandard (etwa dem 2G, 3G, 4G und/oder 5G Standard) und/oder dem NFC-Standard).
Denkbar ist auch eine drahtgebundene Kommunikation beispielsweise mittels eines Universal Serial Bus (USB)-Kabels. Hierzu weist die Vorrichtung vorzugsweise eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise einen USB-Port auf.
Die Kommunikationsschnittstelle dient dabei insbesondere dem Empfangen oder Aktualisieren des Algorithmus oder bestimmter Parameter zum Bestimmen der Auswerteinformation, etwa von einem Server.
Das USB-Kabel kann dabei nicht nur einer Datenübertragung sondern auch einem Aufladen einer in die Vorrichtung integrierten oder eingesetzten Sekundärzelle, beispielsweise eines Akkumulators, dienen.
Alternativ oder zusätzlich zur Vorrichtung kann auch das Kommunikationsgerät vorzugsweise weiterhin zumindest ein Eingabegerät und zumindest ein Ausgabegerät aufweisen. Wie bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben, kann das Kommunikationsgerät dem Benutzer, beispielsweise dem Arzt und/oder einer Hilfsperson, insbesondere zur Bedienung der Vorrichtung dienen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Verbindungsteil zum Verbinden des Mittels zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt mit dem Mittel zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt, wobei mindestens ein flexibles Verbindungselement zur Verbindung des Mittels zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und/oder des Mittels zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt mit dem Verbindungsteil dient. Das Verbindungsteil kann beispielsweise als Griff ausgebildet sein. Durch das mindestens eine flexible Verbindungselement wird insbesondere ein flaches Aufliegen des Mittels zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt und/oder des Mittels zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt, insbesondere auf nichtebenen Flächen, ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich insbesondere ein besonders guter Kontakt der Mittel zum Erfassen der akustischen Signale und optional des mindestens einen elektrokardiographischen Signals und der Körperoberfläche eines Patienten herstellen.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise tragbar. Unter einer tragbaren Vorrichtung wird insbesondere verstanden, dass diese weniger als 5 kg, insbesondere weniger als 3 kg, weiter bevorzugt weniger als 1 kg wiegt. Insbesondere zur mobilen Verwendung und/oder kabellosen Verwendung umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Sekundärzelle, insbesondere einen Akkumulator.
Weiterhin wird gemäß dem dritten Aspekt ein Computerprogrammprodukt beschrieben, umfassend Programmanweisungen, um ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt auszuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor ausgeführt wird.
Zudem wird ein computerlesbares Speichermedium beschrieben, umfassend ein Computerprogrammprodukt dritten Aspekt. Ein computerlesbares Speichermedium kann zum Beispiel als magnetisches, elektrisches, elektromagnetisches, optisches und/oder andersartiges Speichermedium ausgebildet sein. Ein solches computerlesbares Speichermedium ist vorzugsweise gegenständlich (also „berührbar“), zum Beispiel ist es als Datenträgervorrichtung ausgebildet. Eine solche Datenträgervorrichtung ist beispielsweise tragbar oder in einer Vorrichtung fest installiert. Beispiele für eine solche Datenträgervorrichtung sind flüchtige oder nichtflüchtige Speicher mit wahlfreiem-Zugriff (RAM) wie z.B. NOR-Flash-Speicher oder mit sequentiellen-Zugriff wie NAND-Flash-Speicher und/oder Speicher mit Nur-Lese-Zugriff (ROM) oder Schreib-Lese-Zugriff. Computerlesbar soll zum Beispiel so verstanden werden, dass das Speichermedium von einem Computer bzw. einer Datenverarbeitungsanlage (aus)gelesen und/oder beschrieben werden kann, beispielsweise von einem Prozessor.
Die oben beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele der Erfindung können sich gleichermaßen auf die verschiedenen Aspekte gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen. So soll durch die Offenbarung eines Verfahrensschritts auch ein entsprechendes Mittel zur Durchführung des Verfahrensschritts offenbart sein und andersherum durch die Offenbarung eines Mittels zur Durchführung eines Verfahrensschritts auch der Verfahrensschritt selbst offenbart sein. Insbesondere sind mit der Offenbarung von Merkmalen, die sich auf die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt beziehen, auch entsprechende Merkmale, die sich auf das Verfahren, das Computerprogrammprodukt und das computerlesbare Speichermedium gemäß dem zweiten, dritten und vierten Aspekt beziehen, offenbart. Die zuvor in dieser Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Es versteht sich vielmehr, dass die Darstellung von Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft und nicht einschränkend ist.
Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden.
Die Zeichnung zeigt in

1 in einer schematischen Darstellung den Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung des ersten Aspekts, und
2 in einer schematischen Darstellung beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen computerlesbaren Speichermediums des vierten Aspekts.

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung 1 kann beispielsweise eine medizinische Vorrichtung sein. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Mittel 2a zum Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt 3a und ein Mittel 2b zum Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt 3b.
Die Auskultationspunkte 3a, 3b sind örtlich voneinander getrennt. Beispielsweise befindet sich der erste Auskultationspunkt 3a im zweiten rechten Interkostalraum und der zweite Auskultationspunkt 3b im dritten linken Interkostalraum parasternal eines zu untersuchenden menschlichen Patienten. Die Mittel 2a, 2b zum Erfassen der akustischen Signale sind zur im Wesentlichen simultanen Erfassung der akustischen Signale ausgebildet.
Bei der Auswertung kann aufgrund der einzigarten Kombination von Messungen auf Signale von zwei Auskultationspunkten 3a, 3b insbesondere zur Prädiktion von Herzklappenerkrankungen zurückgegriffen werden. Dies bietet einen Vorteil bei der örtlichen Differenzierung der häufigsten Herzklappenerkrankungen. Beispielsweise die Aortenklappe und die Mitralklappe können an den beiden genannten Orten unterschiedlich intensiv gehört werden und sind somit besser differenzierbar. Des Weiteren können die Signale genutzt werden, um etwaige Störsignale als solche zu identifizieren, beispielsweise abhängig davon, ob und wie sie in beiden Mitteln 2a, 2b erfasst werden.
Die Mittel 2a, 2b zum Erfassen der akustischen Signale sind durch ein Verbindungsteil 10 miteinander verbunden. Das Verbindungsteil 10 ist beispielsweise bogenförmig, etwa als umgedrehtes U ausgebildet. Auf diese Weise ist die Vorrichtung 1 besonders handlich und lässt sich von einem Benutzer, beispielsweise einem Arzt, besonders gut greifen und positionieren. Die Vorrichtung 1, insbesondere das Verbindungsteil 10, ist bevorzugt justierbar. Beispielsweise ist die Vorrichtung 1, insbesondere das Verbindungsteil 10, in mehreren Größen verstellbar, die von der Körpergröße des Patienten abhängig sind, beispielsweise in drei Stufen „bis 169 cm“, „170 bis 189 cm“ und „190 cm oder größer“. So kann insbesondere der Abstand zwischen den Mitteln 2a, 2b zum Erfassen der akustischen Signale justiert, insbesondere an den Abstand zwischen den Auskultationspunkten 3a, 3b angepasst werden.
Besonders bevorzugt sind die Mittel 2a, 2b mit Hilfe von flexiblen Verbindungselementen 11 mit dem Verbindungsteil 10 verbunden. Durch die flexiblen Verbindungselemente 11 wird ein flaches Aufliegen beider Mittel 2a, 2b insbesondere auf unebenen Flächen (also etwa zwei zueinander schiefen Flächen), beispielsweise einem menschlichen Brustkorb, ermöglicht. So lässt sich ein verbesserter Kontakt herstellen und ein einfaches Platzieren wird ermöglicht.
Die Mittel 2a, 2b zum Erfassen der akustischen Signale umfassen jeweils ein Membranelement 4a, 4b. Die Membranelemente 4a, 4b umfassen jeweils eine Membran, welche die durch die akustischen Signale erzeugten Druckschwankungen aufnimmt und in Schwingung versetzt wird. Mit Hilfe der Wandler 5, welche vorzugsweise als piezoelektrische Sensoren ausgebildet sind, werden die mechanischen Bewegungen der Membranen in elektrische Signale umgewandelt, welche wiederum an den in die Vorrichtung 1 integrierten Prozessor 7 weitergeleitet werden.
Bei dem Prozessor 7 handelt es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller. In dem Mikrocontroller können die empfangenen akustischen bzw. elektrischen und optional mindestens ein elektrokardiografisches Signal digitalisiert werden. Bevorzugt findet außerdem eine Rauschunterdrückung statt. Im Gegensatz zu herkömmlichen elektronischen Stethoskopen werden jedoch keine für das menschliche Gehör nicht hörbaren Frequenzen herausgefiltert. Schließlich wurde erkannt, dass auch Frequenzen, die nicht im für den Menschen hörbaren Spektrum liegen, Informationen über die Funktionsfähigkeit einer Herzklappe enthalten können.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, umfasst die Vorrichtung 1 mindestens ein Mittel 6 zum Erfassen mindestens eines elektrokardiographischen Signals. Das Mittel 6 zum Erfassen des mindestens einen elektrokardiographischen Signals umfasst mindestens eine erste Elektrode 6a und eine zweite Elektrode 6b, wobei die erste Elektrode 6a an dem Mittel 2a zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt 3a und/oder die zweite Elektrode 6b an dem Mittel 2b zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt 3b angeordnet, insbesondere mit diesem assoziiert, ist. Zwischen den Elektroden 6a, 6b wird die Spannung als Dipolmoment gemessen. Dies stellt insbesondere das Äquivalent eines Einzelkanal-Elektrokardiogramms dar. Mit Hilfe der Elektroden 6a, 6b können beispielsweise auch muskuläre Erregungen im Brustkorb und Bewegungen des Patienten erfasst werden, sodass Bewegungsartefakte einfacher identifiziert werden können und bei Bedarf eine Wiederholung einer Messung initiiert werden kann.
Durch der Vorrichtung 1 lässt sich insbesondere ein vorteilhaftes Verfahren, beispielsweise ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, durchführen. Um das Verfahren an einem Patienten durchführen zu können, sollte sich dieser vorzugsweise auf eine flache Untersuchungsliege legen. Nach korrekter Positionierung der Vorrichtung 1 beispielsweise auf dem Brustkorb des Patienten kann das Verfahren mit Hilfe der Vorrichtung 1 gestartet werden. Hierzu bleibt der Patient eine bestimmte Zeit (beispielsweise 15 Sekunden) lang ruhig liegen und die Vorrichtung 1 wird auf dem Brustkorb unangetastet belassen.
Das Verfahren umfasst beispielsweise die Schritte:

- Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt 3a,
- Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt 3b,

Die Auswertung findet bevorzugt auf dem in die Vorrichtung 1 integrierten Prozessor 7, insbesondere einem Mikrocontroller, statt. Mit Hilfe des Prozessors 7 kann beispielsweise ein Bestimmen mindestens einer mit den akustischen Signalen und optional mit dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal assoziierten Auswerteinformation erfolgen, wobei die Auswerteinformation zumindest teilweise auf den akustischen Signalen und optional auf dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal basiert. Die Auswerteinformation kann insbesondere für den Benutzer der Vorrichtung 1 als Entscheidungshilfe beim Stellen einer Diagnose dienen.
Die Auswertung der erfassten Signale erfolgt beispielsweise durch einen Machine-Learning-basierten Klassifikationsalgorithmus, der anhand von Daten von Probanden mit bekanntem Herzklappenstatus, insbesondere mit oder ohne Herzklappenfehler, trainiert ist. Die Analyse findet beispielsweise über einen optimierten KlassifikationsAlgorithmus statt, der an einen kontinuierlich wachsenden Trainingsdatensatz angepasst wird. Beispielsweise durch interne 10-fold cross-validation in diesem Trainingsdatensatz wird aus mehreren möglichen Algorithmen (z. B. convolutional neural networks, multilayer perceptron, long short-term memory) der effizienteste ermittelt.
Im Rahmen der Auswertung kann beispielsweise in einem ersten Schritt berechnet werden, ob ein mindestens mittelschweres Klappenvitium (mittelgradig nach European Society of Cardiology) einer Herzklappe vorliegt. Das Ergebnis wird binär („Ja“ = „Klappenerkrankung wahrscheinlich, kardiologische Konsultation erwägen“ und „Nein“ = „Klappenerkrankung unwahrscheinlich“) und als Wahrscheinlichkeit ausgegeben, die auf der Kongruenz zum Trainingsdatensatz beruht.
Im zweiten Schritt postuliert vorzugsweise ein Computerprogrammprodukt, beispielsweise ein Computerprogrammprodukt gemäß dem dritten Aspekt, die Eigenschaften aller vier Herzklappen, jeweils mit den Parametern Insuffizienz oder Stenose (jeweils mit Grad „keine“, „geringgradig“, „mittel- bis höhergradig“), wobei der Fokus der Präzision insbesondere auf dem ersten Auswerteschritt liegt.
Die erfassten Signale und/oder die mindestens eine Auswerteinformation können beispielsweise mittels der Anzeigevorrichtung 8 wiedergegeben werden. Auf diese Weise lässt sich mit Hilfe der Vorrichtung 1 beispielsweise durch einen Arzt beurteilen, ob Signale und/oder Informationen vorliegen, welche Rückschlüsse auf eine Erkrankung geben können. Der Arzt wird damit insbesondere mit Hilfe der Vorrichtung 1 in die Lage versetzt, eine Diagnose stellen zu können. Zur Berücksichtigung von weiteren relevanten Patientendaten, z. B. dem Alter und Geschlecht des Patienten, kann die Anzeigeeinrichtung 8 beispielsweise ein Bedienfeld aufweisen, über welches der Arzt die Daten in die Vorrichtung 1 eingeben kann.
Die Vorrichtung 1 ist insbesondere tragbar und kabellos einsetzbar. Sie umfasst beispielsweise eine Sekundärzelle, insbesondere einen Akkumulator, und verfügt über eine Kommunikationsschnittstelle 9 zur Kommunikation mit einem Kommunikationsgerät. Beispielsweise umfasst die Vorrichtung 1 einen USB-Port, über welchen die Vorrichtung mittels eines USB-Kabels an einem Computer oder mittels eines Adapters an einer Steckdose aufladbar ist. Wenn die Vorrichtung 1 an einem Computer aufgeladen wird und auf diesem ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt gestartet wird, kann beispielsweise die Auswerteinformation von der Vorrichtung 1 heruntergeladen und archiviert werden.
Vorzugsweise steuert der Prozessor 7 die Kommunikationsschnittstelle 9, welche zudem beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle sein kann und als Netzwerkkarte, Netzwerkmodul und/oder Modem ausgebildet sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle 9 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Verbindung der Vorrichtung 1 mit anderen Vorrichtungen, insbesondere über ein (drahtloses) Kommunikationssystem, beispielsweise ein Netzwerk, herzustellen und mit diesen zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle 9 kann beispielsweise Daten über ein Kommunikationssystem empfangen und an den Prozessor 7 weiterleiten und/oder Daten von dem Prozessor 7 empfangen und über ein Kommunikationssystem senden. Beispiele für ein Kommunikationssystem sind ein lokales Netzwerk (LAN), ein großräumiges Netzwerk (WAN), ein drahtloses Netzwerk (beispielsweise gemäß dem IEEE-802.11-Standard, dem Bluetooth (LE)-Standard und/oder dem NFC-Standard), ein drahtgebundenes Netzwerk, ein Mobilfunknetzwerk, ein Telefonnetzwerk und/oder das Internet. Beispielsweise kann über das Internet ein Update der Vorrichtung 1 durchgeführt werden, sodass die Präzision der Vorrichtung 1 auch nach dem Erwerb kontinuierlich gesteigert werden kann. Insbesondere wird der optimale Klassifikationsalgorithmus beim Update der Vorrichtung 1 immer aktualisiert, sodass die Vorrichtung 1 stets nur einen benutzt, was ermöglicht, die on-site Berechnungszeit auf Millisekunden zu reduzieren.
Die Vorrichtung 1 stellt damit insgesamt ein handliches Instrument dar, das durch einfaches Platzieren auf dem Brustkorb eines Menschen beispielsweise relevante Herzklappenerkrankungen detektieren und so ein herkömmliches Stethoskop ergänzen oder ersetzen kann.
2 zeigt schließlich beispielhafte Ausführungsformen eines computerlesbaren Speichermediums 12 umfassend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts. Das Speichermedium kann beispielsweise ein magnetisches, elektrisches, optisches und/oder andersartiges Speichermedium sein. Das Speichermedium kann beispielsweise Teil eines Prozessors (z.B. des Prozessors 7 der in 1 dargestellten Vorrichtung 1) sein, beispielsweise ein (nicht-flüchtiger oder flüchtiger) Programmspeicher des Prozessors oder ein Teil davon. Ausführungsbeispiele eines Speichermediums sind ein Flash-Speicher 12a, eine SSD-Festplatte 12b, eine magnetische Festplatte 12c, eine Speicherkarte 12d, ein Memory Stick 12e (z.B. ein USB-Stick), eine CD-ROM oder DVD 12f oder eine Diskette 12g.
Die in dieser Spezifikation beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einer Ausführungsform umfassten Merkmals - sofern nicht explizit gegenteilig erklärt - vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion des Ausführungsbeispiels unerlässlich oder wesentlich ist.
In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Unter die Formulierung „zumindest teilweise“ fallen sowohl der Fall „teilweise“ als auch der Fall „vollständig“. Die Formulierung „und/oder“ soll dahingehend verstanden werden, dass sowohl die Alternative als auch die Kombination offenbart sein soll, also „A und/oder B“ bedeutet „(A) oder (B) oder (A und B)“. Eine Mehrzahl von Einheiten, Personen oder dergleichen bedeutet im Zusammenhang dieser Spezifikation mehrere Einheiten, Personen oder dergleichen. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten bzw. Einrichtungen ausführen. In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.

Claims

Vorrichtung (1), insbesondere medizinische Vorrichtung, umfassend: - ein Mittel (2a) zum Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt (3a), - ein Mittel (2b) zum Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt (3b), dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (2a) zum Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt (3a) und das Mittel (2b) zum Erfassen des mindestens einen zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt (3b) zur im Wesentlichen simultanen Erfassung der akustischen Signale ausgebildet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Mittel (2a) zum Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt (3a) und/oder das Mittel (2b) zum Erfassen des mindestens einen zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt (3b) mindestens ein Membranelement (4a, 4b) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Wandler (5), insbesondere einen piezoelektrischen Sensor, zur Umwandlung des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten akustischen Signals umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung (1) weiter umfasst: - mindestens ein Mittel (6) zum Erfassen mindestens eines elektrokardiographischen Signals.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das Mittel (6) zum Erfassen des mindestens einen elektrokardiographischen Signals mindestens eine erste Elektrode (6a) und eine zweite Elektrode (6b) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die erste Elektrode (6a) an dem Mittel (2a) zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt (3a) und/oder die zweite Elektrode (6b) an dem Mittel (2b) zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt (3b) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung (1) weiterhin umfasst - mindestens einen Prozessor (7) zur Verarbeitung der erfassten Signale; - mindestens eine Anzeigeeinrichtung (8) zur Anzeige der mittels der Vorrichtung (1) erfassten Signale; und/oder - mindestens eine Kommunikationsschnittstelle (9), insbesondere zur Kommunikation mit einem Kommunikationsgerät.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vorrichtung (1) ein Verbindungsteil (10) zum Verbinden des Mittels (2a) zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt (3a) mit dem Mittel (2b) zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt (3b) umfasst, wobei mindestens ein flexibles Verbindungselement (11) zur Verbindung des Mittels (2a) zum Erfassen des ersten akustischen Signals an dem ersten Auskultationspunkt (3a) und/oder des Mittels (2b) zum Erfassen des zweiten akustischen Signals an dem zweiten Auskultationspunkt (3b) mit dem Verbindungsteil (10) dient.
Verfahren durchgeführt von zumindest einer Vorrichtung, insbesondere einer Vorrichtung (1) nach den vorhergehenden Ansprüchen, umfassend die Schritte: - Erfassen mindestens eines ersten akustischen Signals an einem ersten Auskultationspunkt (3a), - Erfassen mindestens eines zweiten akustischen Signals an einem zweiten Auskultationspunkt (3b), dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des mindestens einen ersten akustischen Signals und des mindestens einen zweiten akustischen Signals im Wesentlichen simultan erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren weiter umfasst: - Erfassen mindestens eines elektrokardiographischen Signals, wobei das elektrokardiographische Signal vorzugsweise zwischen dem ersten Auskultationspunkt (3a) und dem zweiten Auskultationspunkt (3b) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Verfahren weiter umfasst: - Bestimmen mindestens einer mit den akustischen Signalen und optional mit dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal assoziierten Auswerteinformation, wobei die Auswerteinformation zumindest teilweise auf den akustischen Signalen und optional auf dem mindestens einen elektrokardiographischen Signal basiert, wobei vorzugsweise das Bestimmen der Auswerteinformation zumindest teilweise auf einem auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus basiert.
Computerprogrammprodukt umfassend Programmanweisungen, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 auszuführen und/oder zu steuern, wenn das Programm auf einem Prozessor ausgeführt wird.
Computerlesbares Speichermedium (12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12f, 12g) umfassend ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12.