Audioanalyse zur akustischen Schmerzerkennung bei Neugeborenen

Hintergrund Das Schreien von Neugeborenen signalisiert als Teil des angeborenen Kommunikationssystems ein Bedürfnis oder Unbehagen [1]. Schmerzexposition kann zu ungünstiger neurologischer Entwicklung von Neugeborenen führen [2]. Es besteht ein enormer Bedarf an objektiveren Methoden zur Beurteilung von Schmerzen bei Neugeborenen. Eine Audioanalyse der akustischen Äußerungen könnte spezifische Informationen über das Ausmaß der Schmerzen bei Neugeborenen liefern.

Methoden Wir analysierten 67 Videos von 33 reifen Neugeborenen, die zwischen Dezember 2020 und März 2021 während einer geplanten Kapillarblutentnahme aufgezeichnet wurden, und dabei unterschiedlichen Stimuli ausgesetzt waren: 1. Nicht-schmerzhafter thermischer Stimulus, 2. Kurzer intensiver Schmerzreiz, 3. langanhaltender unangenehmer Stimulus. Zwei Experten bewerteten die Reaktionen der Neugeborenen mithilfe des neonatal facial coding system (NFCS). Die Mittelwerte von 123 Klangfarbenmerkmalen der aufgezeichneten Audiodaten wurden mit Hilfe spezieller Toolboxen und Bibliotheken aus den folgenden Programmierumgebungen analysiert: Mirtoolbox (Matlab), Miningsuite (Matlab), Essentia (Python), AudioCommons timbral models (Python), und Librosa (Python).

Ergebnisse Die NFCS-Werte waren während des kurzen intensiven Schmerzstimulus (p < 0,001) und des langanhaltender unangenehmer Stimulus (p < 0,001) signifikant höher als während des nicht-schmerzhaften thermischen Stimulus. Dagegen waren die NFCS-Werte während des kurzen intensiven Schmerzstimulus und des langanhaltender unangenehmer Stimulus ähnlich (p = 0,79). Die Helligkeit, Rauheit, die perkussive Energie und die Attack time wurden als diejenigen Merkmale identifiziert, die den größten Einfluss auf den NFCS hatten.

Schlussfolgerung In dieser hypothesengenerierenden Studie wurden mehrere akustische Merkmale identifiziert, die in hohem Maße mit Schmerzreaktionen bei Neugeborenen assoziiert waren. Unsere Studie ist ein ermutigender Schritt in Richtung einer gezielten Echtzeitanalyse von schmerzspezifischen akustischen Lautäußerungen bei Neugeborenen.

Interessenkonflikt

Es bestehen keine Interessenkonflikte.

• Literatur

• 1 Bellieni CV, Sisto R, Cordelli DM, Buonocore G.. Cry features reflect pain intensity in term newborns: An alarm threshold. Pediatric Research 2004; 55 (01) 142-46
• 2 Carbajal R, Rousset A, Danan C, Coquery S, Nolent P, Ducrocq S. et al. Epidemiology and treatment of painful procedures in neonates in intensive care units. Jama-J Am Med Assoc 2008; 300 (01) 60-70

Publication History

Article published online:
06 June 2023