Langzeitregistrierung von Lungengeräuschen

Nach der Nomenklatur der International Lung Sound Association (ILSA) werden Atemgeräusche und Nebengeräusche unterschieden. Zu den Atemgeräuschen gehören die Normalatmung sowie die Tracheal- und Bronchialatmung. Das normale Atemgeräusch umfasst einen Frequenzbereich von 50 Hz bis über 500 Hz, das tracheale Atemgeräusch Frequenzen bis zu 2000 Hz. Bei den Nebengeräuschen unterscheidet man die kontinuierlichen und diskontinuierlichen Geräusche. Sie werden durch ihre akustischen Eigenschaften und die Zeitdauer definiert. Zu den kontinuierlichen Geräuschen, die eine Mindestdauer von 100 ms aufweisen, gehören das Giemen (engl. „wheezing“), das Brummen, auch Rhonchi genannt, und der Stridor. Zu den diskontinuierlichen Geräuschen mit einer Mindestdauer unter 100 ms gehören das feine Rasseln (engl. „fine crackles“), im klinischen Jargon auch als feine Rasselgeräusche bezeichnet, sowie das grobe Rasseln (engl. „coarse crackles“), auch als grobe Rasselgeräusche beschrieben.

Wheezes sind hochfrequente Geräusche mit einem Spektralbereich von 400 Hz bis über 1000 Hz, die vorwiegend bei Patienten mit obstruktiven Atemwegserkrankungen wie „Asthma bronchiale“ und „Chronisch-obstruktive Lungenerkrankung“ (COPD) gefunden werden. Abb. 1 zeigt eine Gesamtübersicht einer nächtlichen Lungengeräuschanalyse mit Wheezing-Ereignissen. Wheezing ist immer verursacht durch eine Flusslimitation. Nicht jede Flusslimitation muss jedoch zu Wheezing führen. Als Ursache von Wheezing werden Schwingungen des Bronchialsekrets beziehungsweise Oszillationen der Bronchialwände angesehen. Wheezing entsteht nur dort, wo die Luftströmung trotz bronchialer Obstruktion stark genug ist, um die Bronchialwände in Schwingung zu versetzen. Bei schwerster Atemwegsobstruktion und bei nur schwachem Luftstrom ist die Lunge „stumm“ (engl. „silent lung“). Der Rhonchus entspricht einem brummenden Geräusch, das vorwiegend bei Patienten mit Chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) gefunden wird und das im Frequenzbereich unter 200 Hz liegt.

Insbesondere bei Patienten mit Asthma bronchiale ist der Schlaf im Hinblick auf die gestörte Atmung von großer Relevanz. In einer großen Untersuchung bei 7729 Asthmatikern ergab eine Befragung, dass 74 % der Patienten mindestens einmal pro Woche wegen respiratorischer Probleme aus dem Schlaf heraus erwachen, bei 39 % war das jede Nacht der Fall (Turner-Warwick 1988). Nach einer Untersuchung von Storms et al. (1994) beklagten 67 % von 304 Asthmatikern nächtliche Symptome, 11 % hatten sie jede Nacht. Dethlefsen und Repges (1985) konnten in einer Untersuchung von über 3000 Patienten mit bronchialer Obstruktion, vorwiegend Asthmatiker, zeigen, dass mehr als 90 % der Gesamtzahl von Episoden mit akuter Luftnot aus dem Schlaf heraus auftraten. Die Interaktion zwischen Schlaf und Asthma bronchiale ist unklar. Es erscheint einleuchtend, dass ein nächtliches Asthma bronchiale zu einer Störung der Schlafqualität führen kann.

Vor allem bei Patienten mit im Schlaf auftretenden ätiologisch unklaren Symptomen wie Dyspnoe, Husten, thorakales Erstickungs- oder Engegefühl und „pfeifendes Geräusch beim Atmen“ erweist sich das akustische Langzeitregistrierverfahren (zum Beispiel LEOSound – Lungen Sound Monitor, Abb. 2) als sinnvolles diagnostisches Hilfsmittel (Koehler et al. 2014, 2015, 2016). Gleichzeitig kann die Methode zur Verlaufskontrolle therapeutischer Interventionen genutzt werden. Abb. 3 zeigt am Beispiel eines 58-jährigen Patienten mit dem Postnasal-Drip-Syndrom eindrucksvoll, dass durch die nächtliche Langzeitregistrierung der Lungengeräusche neben dem beklagten Husten auch eine schwere Bronchialobstruktion nachzuweisen war. Tagsüber war der Patient, der seit 6 Wochen unter ausschließlich im Schlaf auftretendem Hustenreiz und Erstickungsgefühl litt, beschwerdefrei, die Lungenfunktion ergab keinen Anhalt für eine Obstruktion der Atemwege. Das Histogramm der „Wheezing-Ereignisse“ zeigt einen ausgeprägten Befund mit Bronchialobstruktionen über den gesamten Schlafzeitraum. Als ursächlich für die Bronchialobstruktionen konnte ein Postnasal-Drip-Syndrom bei chronischer Sinusitis maxillaris, frontalis und ethmoidalis gesichert werden. Anhand der parallel abgeleiteten Polysomnographie ist zu erkennen, dass es durch die Bronchialobstruktionen sowie durch den Husten bedingt zum Auftreten einer gestörten Makrostruktur des Schlafs mit einer Reduktion an Tief- und REM-Schlaf kommt.

Durch die Optimierung der Computertechnik sind mittlerweile kontinuierliche Geräuschaufzeichnungen in hoher Qualität möglich geworden. Die Aufzeichnung der Atemgeräusche kann zeitgleich mittels mehrerer luftgekoppelter Mikrofone oder piezoelektrischer Sensoren, die an zuvor festgelegten Standardauskultationspunkten befestigt werden, erfolgen. Die akustischen Sensoren sollten dabei eine möglichst gute Geräuschübertragung ermöglichen und den Patienten nicht behindern oder stören. Die Bewertung der aufgezeichneten Geräusche sollte entweder zeitnah oder nach Abschluss der Messung erfolgen. Durch moderne Methoden der Biosignalanalyse ist eine spezifische Mustererkennung mit einer Zuordnung zu den entsprechenden Symptomen wie Giemen, Brummen oder Husten möglich. Eine Abgrenzung zu ähnlich klingenden Außengeräuschen wie Sprache oder Musik ist notwendig, um die Spezifität der automatischen Mustererkennung zu verbessern. Im Unterschied zu Messungen, die am Tage durchgeführt werden, sind jedoch bei nächtlichen Registrierungen sehr viel weniger Störgeräusche vorhanden. Auch reduziert sich während des Schlafs die Anzahl bewegungsassoziierter Artefakte.

Die Bewertung der gefundenen Geräuschmuster, beispielsweise durch die Bestimmung des zeitlichen Anteils von Wheezing (Wheezing-Rate) oder durch die Anzahl und Abfolge der Hustenstöße, wird häufig analog der Schlafanalyse in 30-Sekunden-Zeitfenstern durchgeführt. Dieses Vorgehen ermöglicht in Kombination mit der Durchführung einer Polysomnographie auch eine zeitliche Korrelation der vorhandenen Symptome mit den Schlafparametern (Koehler et al. 2000; Reinke et al. 2002).