Reliabilitätsuntersuchung zur standardisierten audio-visuellen Bewertung von Wheezing

Die computergestützte Analyse von Lungengeräuschen hat heute sowohl die weitere Erforschung ihrer Entstehungsmechanismen, als auch die Entwicklung einer automatischen Mustererkennung zur objektiven Beurteilung zum Ziel. Letzteres setzt jedoch die reproduzierbare und vergleichbare Beurteilbarkeit dur...

Ausführliche Beschreibung

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1. Verfasser: Benz, Julia Wilma Gunda
Beteiligte: Koehler, Ulrich (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2008
Innere Medizin
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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topic Lungengeräuschanalyse
Wheezing
Wheezing
Atmung
Interrater reliability
Nebengeräusch
Audio-visuelle Bewertung
Korrelation
Obstruktive Ventilationsstörung
Medizin, Gesundheit
Urteilerüberein
Wheezing rate
Computerized respiratory sound analysis
Rater assessment
Reliabilität
Atemgeräusch
Bronchialasthma
Klinische Relevanz
Wheezing Rate
Bewertung
Bronchial asthma
Übereinstimmung
Standardisierte Bewertung
spellingShingle Lungengeräuschanalyse
Wheezing
Wheezing
Atmung
Interrater reliability
Nebengeräusch
Audio-visuelle Bewertung
Korrelation
Obstruktive Ventilationsstörung
Medizin, Gesundheit
Urteilerüberein
Wheezing rate
Computerized respiratory sound analysis
Rater assessment
Reliabilität
Atemgeräusch
Bronchialasthma
Klinische Relevanz
Wheezing Rate
Bewertung
Bronchial asthma
Übereinstimmung
Standardisierte Bewertung
Computerized respiratory sound analysis is a non-invasive and objective method used to detect abnormal respiratory noises, with a great potential for monitoring of bronchial obstruction. For the development of advanced detection algorithms of pathological lung sounds homogeneous standards used for analysis and assessment are missing. Therefore, the goal of this study, using standardized analysis and conclusive methods, was to take a step forward in the development of universal standards for research and analysis. In this study 98 patients and healthy volunteers were recorded under standardized breathing (air-flow) using a prototype lung sound analyzer. From this collective, 24 patients with bronchial asthma (FEV1% MW+STD 83±21), 18 with COPD (FEV1% MW+STD 56±19) and 25 healthy volunteers (FEV1% MW+STD 106±17) were chosen. Men and women at different age (mean value: asthma 41±18; COPD 64±13; healthy volunteers 34±12) were included in the study. From the above collective 67 lung sound recordings were used for the “Testset”. All of the 42 recordings of the asthma and COPD patient-group had wheezing noise. The 67 lung sound recordings were presented in two rounds to five physicians from the department of Pneumology at the Marburg University Clinic, who possessed comparable clinical experience. They had to rate these recordings from a simultaneous audio and visual presentation on the computer using a 1-7 rating-scale for evaluating the severity. The rating contained the assessment of the continuous adventitious sound of “wheezing” using the aspects “wheezing rate” and “clinical relevance”. Prior to the ratings, the five physicians had been shown a “Lernset” (standardized training session), containing comparable data. In the case of interrater reliability, there could be found a significant correlation (p<0,01) between the five raters for both aspects (wheezing rate: r=0,868 to r=0,952; clinical relevance: r=0,882 to r=0,924). The assessment of the raters did not deviate by more than one scale point in 95,5% of the cases for the aspect wheezing rate and 89,7% for the clinical relevance (share of the total number=67). The validity, assessed by the re-test, also showed a significant correlation (p<0,01) for each rater and both aspects (wheezing rate: r=0,857 to r=0,976; clinical relevance: r=0,879 to r=0,962). In 96,7% of the cases for the wheezing rate and 94,9% for the clinical relevance (share of the total number=67) did the assessment of the raters not deviate by more than one scale point. This result shows a continuous and valid rating ability for each rater during repeated presentation. Evaluating the connection between the two aspects wheezing rate and clinical relevance, there could also be found a significant correlation (p<0,05) (r=0,8307 to r=0,9532). This displays a subjective connection between the two aspects, perceived by the raters. The 25 lung sound recordings of the healthy volunteers had been identified in total by each rater in both rounds, therefore the presence and absence of wheezing could be detected correctly. In conclusion, this study shows that clinical experienced physicians are able to rate the continuous adventitious sound of wheezing by using an audio-visual presented lung sound recording with high agreement and validity. The method of standardized assessment of lung sound recordings was proven to be reproducible. Using a 1-7 rating-scale can be therefore recommended for further studies as a standardized technique.
Reliabilitätsuntersuchung zur standardisierten audio-visuellen Bewertung von Wheezing
Benz, Julia Wilma Gunda
title_alt Standardized audio-visual assessment of wheezing, a study of reliability
institution Innere Medizin
publisher Philipps-Universität Marburg
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publishDate 2008
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contents Computerized respiratory sound analysis is a non-invasive and objective method used to detect abnormal respiratory noises, with a great potential for monitoring of bronchial obstruction. For the development of advanced detection algorithms of pathological lung sounds homogeneous standards used for analysis and assessment are missing. Therefore, the goal of this study, using standardized analysis and conclusive methods, was to take a step forward in the development of universal standards for research and analysis. In this study 98 patients and healthy volunteers were recorded under standardized breathing (air-flow) using a prototype lung sound analyzer. From this collective, 24 patients with bronchial asthma (FEV1% MW+STD 83±21), 18 with COPD (FEV1% MW+STD 56±19) and 25 healthy volunteers (FEV1% MW+STD 106±17) were chosen. Men and women at different age (mean value: asthma 41±18; COPD 64±13; healthy volunteers 34±12) were included in the study. From the above collective 67 lung sound recordings were used for the “Testset”. All of the 42 recordings of the asthma and COPD patient-group had wheezing noise. The 67 lung sound recordings were presented in two rounds to five physicians from the department of Pneumology at the Marburg University Clinic, who possessed comparable clinical experience. They had to rate these recordings from a simultaneous audio and visual presentation on the computer using a 1-7 rating-scale for evaluating the severity. The rating contained the assessment of the continuous adventitious sound of “wheezing” using the aspects “wheezing rate” and “clinical relevance”. Prior to the ratings, the five physicians had been shown a “Lernset” (standardized training session), containing comparable data. In the case of interrater reliability, there could be found a significant correlation (p<0,01) between the five raters for both aspects (wheezing rate: r=0,868 to r=0,952; clinical relevance: r=0,882 to r=0,924). The assessment of the raters did not deviate by more than one scale point in 95,5% of the cases for the aspect wheezing rate and 89,7% for the clinical relevance (share of the total number=67). The validity, assessed by the re-test, also showed a significant correlation (p<0,01) for each rater and both aspects (wheezing rate: r=0,857 to r=0,976; clinical relevance: r=0,879 to r=0,962). In 96,7% of the cases for the wheezing rate and 94,9% for the clinical relevance (share of the total number=67) did the assessment of the raters not deviate by more than one scale point. This result shows a continuous and valid rating ability for each rater during repeated presentation. Evaluating the connection between the two aspects wheezing rate and clinical relevance, there could also be found a significant correlation (p<0,05) (r=0,8307 to r=0,9532). This displays a subjective connection between the two aspects, perceived by the raters. The 25 lung sound recordings of the healthy volunteers had been identified in total by each rater in both rounds, therefore the presence and absence of wheezing could be detected correctly. In conclusion, this study shows that clinical experienced physicians are able to rate the continuous adventitious sound of wheezing by using an audio-visual presented lung sound recording with high agreement and validity. The method of standardized assessment of lung sound recordings was proven to be reproducible. Using a 1-7 rating-scale can be therefore recommended for further studies as a standardized technique.
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description Die computergestützte Analyse von Lungengeräuschen hat heute sowohl die weitere Erforschung ihrer Entstehungsmechanismen, als auch die Entwicklung einer automatischen Mustererkennung zur objektiven Beurteilung zum Ziel. Letzteres setzt jedoch die reproduzierbare und vergleichbare Beurteilbarkeit durch den Untersucher voraus. Trotz europäischer und internationaler Bemühungen um Vergleichbarkeit (CORSA/ ILSA) fehlt bis heute ein Standard hinsichtlich Auswertung und Beurteilung von Lungengeräuschen. Somit bestand das Ziel der Arbeit darin, unter Verwendung einer standardisierten Analyse- und Beurteilungsmethode, einen Beitrag zur Entwicklung eines Standards zu leisten. In der vorliegenden Arbeit wurden die Lungengeräusche von insges. 98 Patienten und Probanden mit einem Prototyp zur Lungengeräuschanalyse unter standardisierter Atmung gemessen und aufgezeichnet. Aus dem Untersuchungskollektiv wurden 24 Patienten mit Asthma bronchiale (FEV1% MW+STD 83±21), 18 mit COPD (FEV1% MW+STD 56±19) und 25 lungengesunde Probanden (FEV1% MW+STD 106±17) ausgewählt. Männer und Frauen in unterschiedlichen Altersgruppen (Mittelwert in Jahren: Asthma 41±18; COPD 64±13; Probanden 34±12) wurden in die Studie eingeschlossen. Aus diesem Messkollektiv wurden 67 Lungengeräuschaufzeichnungen ausgewählt, hiervon 42 aus der Patienten-Gruppe (Asthma und COPD) mit Wheezing. Die 67 Aufzeichnungen wurden fünf Ärzten der Abteilung Pneumologie des Universitätsklinikums Marburg mit vergleichbarer klinischer Erfahrung als „Testset“ zur audio-visuellen Beurteilung vorgelegt. Es sollte das Nebengeräusch „Wheezing“ anhand der „Wheezing Rate“ (WR) und der „Klinischen Relevanz“ (KR) unter Verwendung einer Skaleneinteilung von 1-7 zur Einschätzung des Schweregrades wiederholt bewertet werden. Vorab war ein „Lernset“ mit vergleichbaren Daten präsentiert worden. Hinsichtlich der Korrelationen (Reliabilität) der Untersucher konnten für beide Beurteilungsaspekte signifikant hohe Werte gefunden werden (p<0,01). (Korrelationskoeffizienten WR: r=0,868 bis r=0,952; KR: r=0,882 bis r=0,924). Insgesamt konzentrierten sich die Abweichungen der Untersucher bei der WR zu 95,5% und bei der KR zu 89,7% (Anteil an der Gesamtmenge n=67) auf ≤1 Skalenwert. Auch bei der Zuverlässigkeit, beurteilt mit dem Re-Test, zeigten die Untersucher für beide Beurteilungsaspekte signifikant hohe Werte (p<0,01). (Korrelationskoeffizienten WR: r=0,857 bis r=0,976; KR: r=0,879 bis r=0,962). Bei der WR lag im Re-Test der Anteil der Abweichungen von ≤1 Skalenwert bei 96,7%, bei der KR bei 94,9% (n=67). Das Ergebnis spiegelt eine Beurteilungskonstanz der Untersucher bei Wiederholung unter gleich bleibenden Bedingungen wider. Bei der Betrachtung des Zusammenhangs zwischen beiden Beurteilungsaspekten ergaben sich ebenfalls signifikant hohe Korrelationen (p<0,05) (r=0,8307 bis r=0,9532), die auf einen subjektiv wahrgenommenen Zusammenhang hinweisen. Das Erkennen der An- und Abwesenheit von Wheezing erfolgte zuverlässig; alle 25 Lungengeräuschaufzeichnungen des lungengesunden Probandenkollektivs wurden zu 100% von den Untersuchern in beiden Durchgängen korrekt beurteilt. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass klinisch erfahrene Untersucher in der Lage sind, das Nebengeräusch Wheezing anhand audio-visuell dargebotener Lungengeräuschaufzeichnungen übereinstimmend und zuverlässig zu beurteilen. Somit konnte die Reproduzierbarkeit der Methode zur standardisierten audio-visuellen Bewertung aufgezeigt werden. Die Verwendung einer Bewertungsskala von 1-7 zur Beurteilung von Wheezing kann daher auch für Folgestudien als Standard empfohlen werden.
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Men and women at different age (mean value: asthma 41±18; COPD 64±13; healthy volunteers 34±12) were included in the study. From the above collective 67 lung sound recordings were used for the “Testset”. All of the 42 recordings of the asthma and COPD patient-group had wheezing noise. The 67 lung sound recordings were presented in two rounds to five physicians from the department of Pneumology at the Marburg University Clinic, who possessed comparable clinical experience. They had to rate these recordings from a simultaneous audio and visual presentation on the computer using a 1-7 rating-scale for evaluating the severity. The rating contained the assessment of the continuous adventitious sound of “wheezing” using the aspects “wheezing rate” and “clinical relevance”. Prior to the ratings, the five physicians had been shown a “Lernset” (standardized training session), containing comparable data. In the case of interrater reliability, there could be found a significant correlation (p<0,01) between the five raters for both aspects (wheezing rate: r=0,868 to r=0,952; clinical relevance: r=0,882 to r=0,924). The assessment of the raters did not deviate by more than one scale point in 95,5% of the cases for the aspect wheezing rate and 89,7% for the clinical relevance (share of the total number=67). The validity, assessed by the re-test, also showed a significant correlation (p<0,01) for each rater and both aspects (wheezing rate: r=0,857 to r=0,976; clinical relevance: r=0,879 to r=0,962). In 96,7% of the cases for the wheezing rate and 94,9% for the clinical relevance (share of the total number=67) did the assessment of the raters not deviate by more than one scale point. This result shows a continuous and valid rating ability for each rater during repeated presentation. Evaluating the connection between the two aspects wheezing rate and clinical relevance, there could also be found a significant correlation (p<0,05) (r=0,8307 to r=0,9532). This displays a subjective connection between the two aspects, perceived by the raters. The 25 lung sound recordings of the healthy volunteers had been identified in total by each rater in both rounds, therefore the presence and absence of wheezing could be detected correctly. In conclusion, this study shows that clinical experienced physicians are able to rate the continuous adventitious sound of wheezing by using an audio-visual presented lung sound recording with high agreement and validity. The method of standardized assessment of lung sound recordings was proven to be reproducible. Using a 1-7 rating-scale can be therefore recommended for further studies as a standardized technique. 2008-03-17 2008-05-20 2011-08-10 Reliabilitätsuntersuchung zur standardisierten audio-visuellen Bewertung von Wheezing Die computergestützte Analyse von Lungengeräuschen hat heute sowohl die weitere Erforschung ihrer Entstehungsmechanismen, als auch die Entwicklung einer automatischen Mustererkennung zur objektiven Beurteilung zum Ziel. Letzteres setzt jedoch die reproduzierbare und vergleichbare Beurteilbarkeit durch den Untersucher voraus. Trotz europäischer und internationaler Bemühungen um Vergleichbarkeit (CORSA/ ILSA) fehlt bis heute ein Standard hinsichtlich Auswertung und Beurteilung von Lungengeräuschen. Somit bestand das Ziel der Arbeit darin, unter Verwendung einer standardisierten Analyse- und Beurteilungsmethode, einen Beitrag zur Entwicklung eines Standards zu leisten. In der vorliegenden Arbeit wurden die Lungengeräusche von insges. 98 Patienten und Probanden mit einem Prototyp zur Lungengeräuschanalyse unter standardisierter Atmung gemessen und aufgezeichnet. Aus dem Untersuchungskollektiv wurden 24 Patienten mit Asthma bronchiale (FEV1% MW+STD 83±21), 18 mit COPD (FEV1% MW+STD 56±19) und 25 lungengesunde Probanden (FEV1% MW+STD 106±17) ausgewählt. Männer und Frauen in unterschiedlichen Altersgruppen (Mittelwert in Jahren: Asthma 41±18; COPD 64±13; Probanden 34±12) wurden in die Studie eingeschlossen. Aus diesem Messkollektiv wurden 67 Lungengeräuschaufzeichnungen ausgewählt, hiervon 42 aus der Patienten-Gruppe (Asthma und COPD) mit Wheezing. Die 67 Aufzeichnungen wurden fünf Ärzten der Abteilung Pneumologie des Universitätsklinikums Marburg mit vergleichbarer klinischer Erfahrung als „Testset“ zur audio-visuellen Beurteilung vorgelegt. Es sollte das Nebengeräusch „Wheezing“ anhand der „Wheezing Rate“ (WR) und der „Klinischen Relevanz“ (KR) unter Verwendung einer Skaleneinteilung von 1-7 zur Einschätzung des Schweregrades wiederholt bewertet werden. Vorab war ein „Lernset“ mit vergleichbaren Daten präsentiert worden. Hinsichtlich der Korrelationen (Reliabilität) der Untersucher konnten für beide Beurteilungsaspekte signifikant hohe Werte gefunden werden (p<0,01). (Korrelationskoeffizienten WR: r=0,868 bis r=0,952; KR: r=0,882 bis r=0,924). Insgesamt konzentrierten sich die Abweichungen der Untersucher bei der WR zu 95,5% und bei der KR zu 89,7% (Anteil an der Gesamtmenge n=67) auf ≤1 Skalenwert. Auch bei der Zuverlässigkeit, beurteilt mit dem Re-Test, zeigten die Untersucher für beide Beurteilungsaspekte signifikant hohe Werte (p<0,01). (Korrelationskoeffizienten WR: r=0,857 bis r=0,976; KR: r=0,879 bis r=0,962). Bei der WR lag im Re-Test der Anteil der Abweichungen von ≤1 Skalenwert bei 96,7%, bei der KR bei 94,9% (n=67). Das Ergebnis spiegelt eine Beurteilungskonstanz der Untersucher bei Wiederholung unter gleich bleibenden Bedingungen wider. Bei der Betrachtung des Zusammenhangs zwischen beiden Beurteilungsaspekten ergaben sich ebenfalls signifikant hohe Korrelationen (p<0,05) (r=0,8307 bis r=0,9532), die auf einen subjektiv wahrgenommenen Zusammenhang hinweisen. Das Erkennen der An- und Abwesenheit von Wheezing erfolgte zuverlässig; alle 25 Lungengeräuschaufzeichnungen des lungengesunden Probandenkollektivs wurden zu 100% von den Untersuchern in beiden Durchgängen korrekt beurteilt. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass klinisch erfahrene Untersucher in der Lage sind, das Nebengeräusch Wheezing anhand audio-visuell dargebotener Lungengeräuschaufzeichnungen übereinstimmend und zuverlässig zu beurteilen. Somit konnte die Reproduzierbarkeit der Methode zur standardisierten audio-visuellen Bewertung aufgezeigt werden. Die Verwendung einer Bewertungsskala von 1-7 zur Beurteilung von Wheezing kann daher auch für Folgestudien als Standard empfohlen werden. opus:1964 Philipps-Universität Marburg ths Prof. Dr. Koehler Ulrich Koehler, Ulrich (Prof. Dr.) Benz, Julia Wilma Gunda Benz Julia Wilma Gunda
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