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01.12.2018 | Research | Ausgabe 1/2018 Open Access

Critical Care 1/2018

Detection of inspiratory recruitment of atelectasis by automated lung sound analysis as compared to four-dimensional computed tomography in a porcine lung injury model

Zeitschrift:
Critical Care > Ausgabe 1/2018
Autoren:
Stefan Boehme, Frédéric P. R. Toemboel, Erik K. Hartmann, Alexander H. Bentley, Oliver Weinheimer, Yang Yang, Tobias Achenbach, Michael Hagmann, Eugenijus Kaniusas, James E. Baumgardner, Klaus Markstaller
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1186/​s13054-018-1964-6) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

Background

Cyclic recruitment and de-recruitment of atelectasis (c-R/D) is a contributor to ventilator-induced lung injury (VILI). Bedside detection of this dynamic process could improve ventilator management. This study investigated the potential of automated lung sound analysis to detect c-R/D as compared to four-dimensional computed tomography (4DCT).

Methods

In ten piglets (25 ± 2 kg), acoustic measurements from 34 thoracic piezoelectric sensors (Meditron ASA, Norway) were performed, time synchronized to 4DCT scans, at positive end-expiratory pressures of 0, 5, 10, and 15 cmH2O during mechanical ventilation, before and after induction of c-R/D by surfactant washout. 4DCT was post-processed for within-breath variation in atelectatic volume (Δ atelectasis) as a measure of c-R/D. Sound waveforms were evaluated for: 1) dynamic crackle energy (dCE): filtered crackle sounds (600–700 Hz); 2) fast Fourier transform area (FFT area): spectral content above 500 Hz in frequency and above −70 dB in amplitude in proportion to the total amount of sound above −70 dB amplitude; and 3) dynamic spectral coherence (dSC): variation in acoustical homogeneity over time. Parameters were analyzed for global, nondependent, central, and dependent lung areas.

Results

In healthy lungs, negligible values of Δ atelectasis, dCE, and FFT area occurred. In lavage lung injury, the novel dCE parameter showed the best correlation to Δ atelectasis in dependent lung areas (R2 = 0.88) where c-R/D took place. dCE was superior to FFT area analysis for each lung region examined. The analysis of dSC could predict the lung regions where c-R/D originated.

Conclusions

c-R/D is associated with the occurrence of fine crackle sounds as demonstrated by dCE analysis. Standardized computer-assisted analysis of dCE and dSC seems to be a promising method for depicting c-R/D.
Zusatzmaterial
Literatur
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