Bauer, Peter

Cole, Richard

Ebert, Doug

Marshburn, Thomas

NASA Technical Reports Server

Direct Signal-To-Noise Quality 
Comparison Between an Electronic 
and Conventional Stethoscope Aboard 
the International Space Station
Thomas Marshburn, Richard Cole, 
Doug Ebert, Peter Bauer
https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20140005029 2019-08-29T14:28:24+00:00Z
Disclosure Information
85th Annual Scientific Meeting
Speaker’s Name Here
I have no financial relationships to disclose.
I will not discuss off‐label use and/or investigational use 
in my presentation 
Stethoscope Background
• The Exploration Medical Capability (ExMC) Element 
of the NASA Human Research Program recognizes 
the technology gap of "limited capability to 
auscultate, transmit, and record body sounds during 
exploration missions". 
• Several auscultation studies have been conducted in 
simulated spacecraft noise environments, but no 
evaluations have included actual spaceflight data. 
3
Stethoscope Aims
1) Compare the Littmann 3200 electronic stethoscope 
to the conventional stethoscope in various noise 
environments throughout the ISS
2) Determine if the Littmann 3200 electronic 
stethoscope provides clinically useful recordings that 
can be easily heard above ISS background noise
3) Assess if the ExMC knowledge gap can be closed 
based on the ISS data
4) Provide additional data to focus future evaluations, if 
needed
4
w4 w5
Slide 4
w4 Reliably instead of easily
wyleuser, 1/17/2014
w5 background
wyleuser, 1/17/2014
Subjective Comparison
Phase One Methods
1) Testing Locations
1) Japanese Pressurized Module (JPM), mid‐module by med laptop
2) Unity (Node 2) – Starboard Crew Quarters, door closed, fan high
3) Destiny (US Lab) ‐ @ CRMS by CCAA fan
4) Tranquility (Node 3) – mid‐module, inside WHC
5) Cupola – music playing in background
2) Signal‐to‐noise rankings (1 to 10 scale)
1) 1 = inaudible
2) 6 = expectation in emergency department
3) 8 = expectation in a clinic
4) 10 = clearest possible quality
3) Volume at 2 clicks above line
5
w1 w2
Slide 5
w1 Reliably instead of easily
wyleuser, 1/17/2014
w2 background
wyleuser, 1/17/2014
Store‐and‐Forward
Phase Two Methods
• Obtained additional ISS auscultation sound 
recordings through JAXA
• Selected ground simulation recordings to 
serve as controls
• Generated software rating program
• Recruited physician experts for ratings
• Conducted rating sessions 
6
Hardware
3M™ Littmann® Electronic Stethoscope Model 3200
7
Benefits (per the manufacturer)
• Record and save up to twelve 30‐second 
patient sound tracks*
• Transmit sounds via Bluetooth® technology 
(Bluetooth® adaptor included – not 
compatible with Apple devices)
• Listen remotely via 3M™ Littmann® 
TeleSteth™ System (sold separately)
• Eliminate 85% (on average) of ambient 
noise
• Amplify sounds up to 24x
From: http://www.littmann.com/wps/portal/3M/en_US/3M‐Littmann/stethoscope/stethoscope‐catalog/catalog/?N=5932256+4294958300&rt=d
* Limited to  a single 30 second track on older models (JAXA hardware on orbit is only capable of one track)
Software – Littmann StethAssist
8
Audio Recording Sources
Body 
Sound
Preflight
Control ISS
Simulation 
Controls Total
Cardiac 12 24 12 48
Lung 4 12 16
Bowel 3 2 5
Grand Total: 69 
9
Rating Software 
10
Cardiac Direct Auscultation
Subjective Comparison
11
~53 dBA ~48 dBA ~48 dBA~60 dBA~57 dBA
Acoustic  values from “ISS Acoustic Environment 
Monthly Status” reports – JSC Acoustics Lab
12
Cardiac Store‐and‐Forward
composite rating (all question responses averaged)
0
2
4
6
8
10
acceptable
ideal
poor
4 8 8 8 1 1 2 2 2
Acoustic  values from “ISS Acoustic Environment 
Monthly Status” reports – JSC Acoustics Lab
Cardiac Conclusions
• Electronic and conventional stethoscope rated lowest in lab 
by CRMS and CCAA (one of the loudest USOS fans)
• Electronic stethoscope rated higher than conventional 
stethoscope in each module tested
• Cardiac sound recordings were variable, but the “high n” 
evaluations approached or achieved the “acceptable” rating
• Due to extensive preflight screening, the likelihood of the 
need for cardiac auscultation during exploration missions is 
low
• Cardiac diagnostics are more definitive and comprehensive 
for ground evaluation by ECG and ultrasound, albeit more 
technically complex
13
w3
Slide 13
w3 wyleuser, 1/17/2014
Lung Direct Auscultation
Subjective Comparison
14
~53 dBA ~48 dBA ~48 dBA~60 dBA~57 dBA
Acoustic  values from “ISS Acoustic Environment 
Monthly Status” reports – JSC Acoustics Lab
15
Lung Store‐and‐Forward
composite rating (all question responses averaged)
0
2
4
6
8
10
Node 2, stbd
quarters, fan
high ‐ extended
US Lab @ CMRS
‐ extended
Node 3 mid‐
module, inside
WHC ‐
extended
Cupola, with
music ‐
extended
acceptable
ideal
poor
1 1 1 1
~55 dBA
~57 dBA
~60 dBA
~48 dBA
Acoustic  values from “ISS Acoustic Environment 
Monthly Status” reports – JSC Acoustics Lab
Lung Conclusions
• Electronic stethoscope rated higher than 
conventional stethoscope in each module 
tested
• Lung sound recordings were variable, but 3 of 
4 were in the “ideal” range
• Lung sounds may be the most important 
diagnostic target for exploration medicine
• Lung diagnostics are possible with other 
modalities, but are very limited (ultrasound)
16
Bowel Direct Auscultation
Subjective Comparison
17
~53 dBA ~48 dBA ~48 dBA~60 dBA~57 dBA
Acoustic  values from “ISS Acoustic Environment 
Monthly Status” reports – JSC Acoustics Lab
18
Bowel Store‐and‐Forward
composite rating (all question responses averaged)
0
2
4
6
8
10
Node 2, stbd quarters,
fan high ‐ extended
Node 3 mid‐module,
inside WHC ‐ extended
Cupola, with music ‐
extended
acceptable
ideal
1 1 1
~48 dBA ~60 dBA ~48 dBA
Acoustic  values from “ISS Acoustic Environment Monthly Status” reports – JSC Acoustics Lab
Bowel Conclusions
• Electronic stethoscope rated higher (10/10) than 
conventional stethoscope in each module tested
• Bowel sound recordings did not achieve 
“acceptable” ratings
• Only three recordings of very short duration were 
evaluated, so results should not be considered 
conclusive
• Bowel motility could also be evaluated by 
ultrasound
19
Summary
• Direct comparison is limited to a single operator, future study is 
warranted to expand the number of operators and locations 
throughout the ISS
• Electronic stethoscope rated higher than conventional stethoscope 
for all body sounds and all ISS modules tested
• Cardiac recordings were in the “acceptable” to “poor” range, with 
those collected in more controlled manner scoring better 
• Three of four lung recordings scored in the “ideal” range
• Bowel recordings scored substantially below the “acceptable” 
range, but track duration was short and n=3
• Consideration should be made to incorporate an electronic 
stethoscope into current and future space vehicle medical kits. 
Proper training, optimized selection of stethoscope modes and 
recording techniques would need development.
20
Acknowledgements
• JAXA
• John Pace ‐ rating software
• Physician raters
21
Questions???


Direct Signal-to-Noise Quality Comparison Between an Electronic aud Conventional Stethoscope Aboard the International Space Station

Abstract

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NASA Technical Reports Server