Machbarkeitsstudie für die Entwicklung eines tragbaren Phonokardiographen

Machbarkeitsstudie für die Entwicklung eines tragbaren Phonokardiographen

Fabio Tonina

Problemstellung
Sogenannte Wearables werden in der Medizintechnikbranche immer beliebter, sind aber meist nicht klinisch zugelassen. Die Phonokardiographie (PKG) ist das elektrische Auskultieren von Herztönen und Herzgeräuschen. Sie konnte sich zum Beispiel gegenüber Elektrokardiographie (EKG) oder Echokardiographie (UKG) bisher nicht im Gesundheitswesen etablieren. Es stellen sich drei wesentliche Fragen: Weshalb haben sich PKGs nicht durchgesetzt? Gibt es bereits tragbare PKGs auf dem Markt und gibt es einen Mehrwert für die Entwicklung eines Wearable PKG?
Das Institut für Elektrotechnik hat in einer eigenen Bachelorthesis parallel zu dieser Arbeit einen ersten Prototypen gebaut.

Lösungskonzept
Um diese Fragen zu beantworten, wurde eine Literatur– und Marktrecherche durchgeführt. Aus den erhaltenen Ergebnissen wurden anschliessend mehrere Varianten eines PKGs ausgearbeitet und in einer SWOT-Analyse verglichen. Für die vielversprechendste Variante wurden dann Use Cases, Anforderungen, Zweckbestimmung und Risikoklassifizierung nach der Medical Device Regulation (MDR) erarbeitet.

Ergebnisse
Es gibt zurzeit kein PKG Wearable auf dem Markt, jedoch ist im Jahr 2019 ein US-amerikanisches Patent dafür angemeldet worden. Auch elektronische Stethoskope, welche nachweislich bessere Resultate liefern als die klassischen, haben sich nicht im Gesundheitsmarkt etabliert (Silverman & Balk, 2019). Dies liegt daran, dass andere kardiologische Diagnosewerkzeuge sich schon in den 70ern standardisiert haben und Auskultationsaufnahmen schwer zu filtern und analysieren sind. Trotzdem gibt es einen medizinischen Mehrwert: Ein PKG kann am besten mit einem EKG verglichen werden, da beide nicht-invasiv sind und die Beschaffungskosten im tieferen Segment liegen. Gegenüber einem EKG können infektiöse Endokarditis, Perikarditis, Aortenisthmusstenose (CoA), Dilative Kardiomyopathie (DCM) und Aortenisthmusstenose (CoA) besser mit einem PKG diagnostiziert werden.

Da Langzeit-EKGs seit Jahren im Gesundheitswesen etabliert sind, würde ein Langzeitphonoelektrokardiograph (PEKG) sich am ehesten Auszahlen. Die vielversprechendste Variante für ein PKG besteht daher aus einer Kombination von PKG mit einem EKG, um die gegenseitigen Schwächen auszugleichen.

Abbildung 2: Frequenz- und Energiebereich von Herztönen und -geräuschen (blau). Im Vergleich dazu wird der menschliche Hörbereich dargestellt (Abbas & Bassam, 2009).
Abbildung 3: Wiggers Diagramm zeigt die Abhängigkeit von verschiedenen Parametern des Herzrhythmus (Christ & Sagmeister, 2019).

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