Entwicklung eines neuartigen Geräts zur Lungendiagnostik

Die Lunge ist das zentrale Organ für die äußere Atmung beim Menschen. Sie versorgt den Organismus mit lebensnotwendigem Sauerstoff. Ohne dass wir uns gewöhnlich darüber Gedanken machen müssen, führt die Lunge eines erwachsenen Menschen pro Tag ca. 21000 Atemzüge durch.
Diese geringe Aufmerksamkeit setzt sich leider auch häufig im Krankheitsfall durch, was in vielen Fällen ungünstige Krankheitsverläufe nach sich zieht. Regelmäßiges screening der Lunge könnte helfen Krankheiten früher zu entdecken und das Bewusstsein über die Sensibilität der Lunge in der Bevölkerung zu steigern. Dies wäre dringend notwendig, da Lungenkrankheiten bereits jetzt sehr häufig sind und sogar in Zukunft eine noch beachtlichere Rolle spielen werden.
Um den aktuellen Status der Lunge zu ermitteln ist derzeit allerdings ein relativ großer geräte-technischer Aufwand mit gut geschultem Personal notwendig. Über das notwendige Equipmentverfügen in der Regel nur spezielle Ambulanzen und Lungenfachärzte. Für niedergelassene AllgemeinmedizinerInnen und Point-of-Care-Einrichtungen ist es demnach sehr schwierig Diagnosen über die Lunge zu erstellen.
Die Grundidee ist daher ein Gerät zur Lungendiagnostik zu entwickeln, welches in Zukunft niedergelassenen AllgemeinmedizinerInnen und Point-of-Care-Einrichtungen hilft eine Verdachtsdiagnose über mögliche Lungenkrankheiten ihrer PatientInnen zu ermitteln. Dazu muss das Gerät möglichst kostengünstig, sowie intuitiv bedienbar und stabil in der Anwendung sein und in Folge dessen eine gute Erstdiagnose über den Lungenstatus liefern. Die Idee dahinter ist, derzeit etablierte Messverfahren zur Lungendiagnostik in einem Gerät zu kombinieren und die gewonnenen Messdaten gemeinsam mit Hilfe von künstlicher Intelligenz auszuwerten.
Ziel dieser Arbeit ist die Machbarkeit eines derartigen Geräts zu zeigen. Im Zuge dieses Projekts wurde, nach ausführlicher Recherche, ein Gerät entwickelt, welches Spirometrie, Impulsoszillometrie und eine Atemgasanalyse miteinander verknüpft. Mit diesem Gerät wurden anschließend an sicher diagnostizierten Patienten Messdaten aufgenommen, die es im Anschluss zu untersuchen galt. Erste Auswertungen zeigen bereits vielversprechende Ergebnisse. Diese Dokumentation beschreibt den Weg über die Recherche, die Entwicklung des Geräts (sowohl hardware- als auch
softwareseitig) und die Messdatenaufnahme bis hin zu ersten Ergebnissen der Auswertung.

The lungs are the central organ for the outer respiration in the human body. They supply the organism with vital oxygen. Without usually having to worry about it, the lungs of an adult person take about 21000 breaths per day. Unfortunately, this low level of attention is also often observed in cases of illness, which often results in poor disease progression. Regular screening of the lungs could help to detect diseases earlier and increase the awareness within the population.
This would be urgently necessary, as lung diseases are already very common but most probably will play an even more important role in the future.
In order to determine the status of the lungs, however, currently a relatively large amount of technical equipment and well-trained staff is required, which is available almost exclusively at special outpatient clinics and lung specialists. It is therefore very difficult for general practitioners and point-of-care facilities to diagnose lungdiseases.
The basic idea is therefore to develop a device for lung diagnostics, which will help general practitioners and point-of-care facilities to establish a tentative diagnosis of possible lung diseases for their patients. The device has to be as inexpensive, intuitive and stable as possible in its application and consequently provide a good initial diagnosis of the lung status. The idea behind this is to combine currently established measurement methods for lung diagnostics in one device and to evaluate the measurement data with the help of artificial intelligence to get more accurate
results.
The key point of this work is to demonstrate the feasibility of such a device. In the course of this project, after extensive research, a device was developed that combines spirometry, pulse oscillometry and respiratory gas analysis. This device was used to record measurement data of reliably diagnosed patients. After all the records the data got examined. First evaluations already show promising results. This documentation describes the way from the research and development of the device through the measurements and up to the first results of the evaluation.