Onderzoekers hebben SpiRadar ontwikkeld, een systeem dat via radargolven de longfunctie kan meten zonder dat een patiënt een mondstuk of neusklem hoeft te gebruiken. De technologie blijkt bijzonder effectief voor kinderen en mensen met astma.
De traditionele spirometrie, waarbij een patiënt krachtig in- en uitademt via een mondstuk, wordt wereldwijd beschouwd als de gouden standaard voor het beoordelen van de longfunctie. Hoewel deze methode accuraat is, brengt ze aanzienlijke ongemakken met zich mee. Vooral bij kinderen is de medewerking vaak problematisch, wat de kwaliteit van de testresultaten kan beïnvloeden. Een nieuw onderzoek, gepubliceerd via arxiv.org, introduceert een alternatief dat fysiek contact volledig overbodig maakt.
De werking van SpiRadar
Het systeem, genaamd SpiRadar, maakt gebruik van radartechnologie om de beweging van de borstkas tijdens de ademhaling te registreren. In plaats van luchtstromen direct te meten, analyseert het systeem de verplaatsing van de thorax. Om deze fysieke beweging om te zetten in bruikbare medische data, maken de onderzoekers gebruik van een zogenaamd 'sparse polynomial framework'.
Volgens de beschrijving op combineert dit raamwerk fysiologisch gemotiveerde voorbewerking van signalen met een specifieke transformatie. Hierdoor kan de radar-gemeten verplaatsing van de borstkas nauwkeurig worden gekoppeld aan de volumecurves die men normaal gesproken bij een traditionele spirometrie ziet. Een cruciaal aspect van deze methode is dat het systeem dankzij sparse optimalisatie kan worden toegepast op nieuwe patiënten zonder dat er telkens een individuele kalibratie nodig is.
Validatie bij kinderen en astmapatiënten
Om de klinische haalbaarheid te bewijzen, is SpiRadar getest op een pediatrische groep van 39 proefpersonen in de leeftijd van 6 tot 18 jaar. In totaal werden er 58 spirometrie-tests uitgevoerd. Deze groep bestond uit gezonde kinderen en patiënten met astma. Bij de astmapatiënten werd specifiek gekeken naar de reactie op luchtwegverwijders, ook wel de bronchodilatorrespons (BDR) genoemd.
De resultaten tonen aan dat de contactloze methode zeer concurrerend is met bestaande technieken. De reconstructie van de volumecurves vertoonde een gemiddelde foutmarge (RMSE) van 0,23 ± 0,12 liter. Bovendien was er een sterke correlatie, met waarden boven de 0,84, voor de belangrijkste spirometrische parameters.
Klinische impact en toekomstperspectief
Een van de meest veelbelovende resultaten betreft de classificatie van de bronchodilatorrespons. Volgens de data in de behaalde het systeem een nauwkeurigheid van 89,5% bij het vaststellen of een patiënt positief reageerde op medicatie. De sensitiviteit lag op 90,9% en de specificiteit op 87,5%.
Deze cijfers suggereren dat SpiRadar niet alleen een comfortabeler alternatief is, maar ook medisch betrouwbaar genoeg om ingezet te worden voor de monitoring van pediatrische astma. De onderzoekers benadrukken dat deze technologie een grote stap voorwaarts is voor de zorg op afstand (remote patient care), aangezien patiënten in de toekomst mogelijk hun longfunctie thuis kunnen laten monitoren zonder complexe apparatuur aan hun gezicht te bevestigen.
Het onderzoek is ingediend in de categorie Signal Processing binnen de sectie Electrical Engineering and Systems Science van . De resultaten vormen een belangrijke basis voor verdere integratie van radar-gebaseerde diagnostiek in de klinische praktijk, waarbij vooral de combinatie van gebruiksgemak en klinische precisie centraal staat.