Спосіб акустичної діагностики хронічного обструктивного захворювання легенів

Спосіб акустичної діагностики хронічного обструктивного захворювання легенів, який ґрунтується на багатоканальній синхронній електронній реєстрації звуків дихання людини, з подальшою 3 хронічне обструктивне захворювання легенів у пацієнта. Практика використання розробленого способу в умовах стаціонару показала, що саме такий підхід - оцінка характеристик звуків дихання з подальшим аналізом діагноста поліхромних фоноспірограм - є найбільш ефективним і дозволяє оцінити систему, що пропонується як таку, що має великі можливості не тільки в силу високої діагностичної ефективності, але й через свою практично абсолютну екологічну чистоту. Комп'ютерний комплекс (Фіг.1), на якому здійснюється діагностика, складається з високочутливих мініатюрних п'єзокерамічних акустичних сенсорів 1, багатоканальних малошумних підсилювачів з системою фільтрів високих і низьких частот 2, персонального комп'ютера зі спеціалізованим програмним забезпеченням 3, розробленим авторами корисної моделі. Для контролю якості сигналу використовуються головні телефони 4, підключені до виходу частотних фільтрів підсилювача, а також комп'ютерна мультимедійна периферія 5. Спосіб здійснюється таким чином. Реєстрація звуків дихання проводиться в двох попарно симетричних точках на поверхні грудної клітини пацієнта (синхронно в кожній парі): на рівні 2-го ребра по середньоключичній лінії (праворуч і ліворуч) - в подальшому ці точки позначаються, як точки №2; на рівні 7-го ребра під кутом лопатки (праворуч та ліворуч) - точки №7. Перевірка запропонованого способу здійснювалась на репрезентативній вибірці з 142-х пацієнтів, з них 52 хворих на ХОЗЛ (хронічні обструктивні захворювання легенів), 30 - контрольна група та 30 - здорові, які були верифіковані стандартними клінічними методами. Реєстрація звуків дихання проводилася під час їхнього перебування в стаціонарі. Середній вік пацієнтів вказаних груп складав 50±2 років, підземний стаж роботи у хворих на ХОЗЛ та пацієнтів з контрольної групи складав не менше 20 років. Запис звуків дихання проводився в сидячому положенні при спокійному диханні. В якості параметрів, які фігурують в процедурі ухвалення рішення "здоровий - хворий ХОЗЛ" використовуються характеристики "миттєвих" спектрів звуків (вдиху і видиху) при спокійному диханні: діапазони спектральних складових, їх рівні, додаткові звукові сигнали (гармоніки і субгармоніки), широкосмугові короткочасні імпульсні спектральні складові. Під "миттєвим спектром" мається на увазі спектр, усереднений за інтервал t, якій істотно менший, ніж інтервал часу Т, характерний для процесу, що вивчається. Для звуків дихання як інтервал Т вибирають час одного дихального циклу (вдих - пауза - видих - пауза). В цьому випадку характерний час усереднювання t не перевищує 5,0-10,0% часу дихального циклу. По суті, це звичайна спектрограма, яку у фізичній акустиці прийнято називати "фоноспірограма" (фоно - звук; спіро - дихання; грама - малюнок) [4, 5]. Як було встановлено [6] діапазон характерних частот звуків дихання на вдиху і видиху у здорових людей простягається від 120Гц до 600Гц при візи 52247 4 кулярному диханні, при бронхіальному до 800Гц. При цьому в "миттєвих" спектрах відсутні будь-які гармоніки і субгармоніки, а також імпульсні широкосмугові сигнали. "Миттєвий" спектр вдиху істотним чином відрізняється від спектру видиху тим, що перший більш широкосмуговий і інтенсивність його спектральних складових на 3-4дБ вища, ніж у спектральних звуків видиху, а протяжність видиху на 25-30% вища. В результаті комп'ютерної обробки звуків дихання всіх трьох груп пацієнтів були отримані поліхромні фоноспірограми, зіставлення яких дозволило виявити істотні відмінності в структурі "миттєвих" спектрів. В якості ілюстрації представлені фоноспірограми звуків дихання здорового пацієнта (фіг.2) і пацієнта з ХОЗЛ (Фіг.3). Подібні фоноспірограми з незначними відмінностями, які не міняють основні акустичні характеристики звуків дихання, були отримані для інших точок грудної клітки. Типовими відмінностями в "миттєвих спектрах" вдиху і видиху у 96% хворих ХОЗЛ, в порівнянні з подібними спектрами здорових людей і пацієнтів з контрольної групи були: - розширений більш ніж в 1,5-2 рази діапазон характерних частот, спектральних складових, а їх рівні на 6-10дБ вище. При візикулярному диханні діапазон частот зростає (у точці 2П і 2Л) від 600Гц до 1100Гц, а при бронхіальному (у точці 7П і 7Л) від 800Гц до 1800Гц. При цьому діапазон частот і рівні спектральних звуків на вдиху і видиху практично однакові; - появоюв "миттєвих" спектрах на вдиху або на видиху гармонік і субгармонік (сухі хрипи), або широкосмугових, короткочасних імпульсів (вологі хрипи). У окремих пацієнтів були зафіксовані вказані артефакти, як на вдиху так і на видиху. Виявлені нами відмінності в звуках дихання хворих вказують на те, що при ХОЗЛ відбуваються істотні морфологічні зміни в бронхолегеневій системі людини. При тривалій дії парів кислот і лугів, а також тютюнового диму, відбувається деформація і обструкція (звуження) дихальних шляхів (бронхів, бронхіол, альвеол), шершава ерозія внутрішньої поверхні цих шляхів, гіперсекреція слизу в клітинах дихальних шляхів, зміна реологічних характеристик слизу, зменшення швидкості його екстрадиції з бронхолегеневої системи, розростання сполучної тканини, що зменшує рухливість паренхіми легенів людини (фіброз). Крім того, відбувається утворення емфіземи легенів (злиття і збільшення розміру альвеол). Всі ці морфологічні зміни в бронхолегеневій системі людини викликають істотну трансформацію звуків дихання, які добре є видимими при візуалізації "миттєвих" спектрів на моніторі комп'ютера, або при роздруку їх на поліхромному принтері (Фіг.3). Обструкція і підвищення шорсткості внутрішньої поверхні дихальних шляхів приводить до збільшення аеродинамічного опору в бронхолегеневій системі, при цьому потік повітря турбулізується, що викликає інтенсивнішу і широкосмугову генерацію звуків в ній. Надмірне виділення в'язкого слизистого ескудата, зміна його реологічних властивостей і пониження ступеня 5 екстрадиції її по дихальних шляхах - є основною причиною появи в "миттєвих" спектрах гармонік і субгармонік (сухі свисти, хрипи), широкосмугових короткочасних імпульсів (вологі хрипи). Ці звуки генеруються при екстрадиції в'язкого слизу по дихальних шляхах, коли згустки або плівки слизу обтікаються потоком повітря і коливаються на вдиху або видиху, викликаючи інтенсивні пульсації тиску. Сукупність подібних звукових явищ, виявлених у пацієнта, дозволяє з достатньою вірогідністю (до 95%) діагностувати наявність у нього хронічні обструктивні захворювання легенів. Таким чином, запропонований нами спосіб діагностики ХОЗЛ не лише дозволяє швидко оцінювати стан пацієнта з точки зору наявності чи відсутності у нього даного захворювання в широкому діапазоні конституційних особливостей пацієнтів (саме ця задача боротьба з варіабельністю) виділення діагностично ефективних параметрів і вилучення параметрів не мають корисної інформації ставилася на початку досліджень. Періодичне використання в процесі лікування розробленого спо 52247 6 собу дозволяє кількісно прослідкувати тенденції динаміки захворювання пацієнта, а побудова відповідних фоноспірограм дозволяє детально відслідкувати та задокументувати особливості звуків дихання пацієнта в процесі лікування. Джерела інформації: 1. А.с. №1595472 кл. А61В7/04, 1990. 2. А.с. №1227184 кл А61В7/04, 1986 СРСР. 3. Пат. США №4720866 кл. А61В7/00, 1988. 4. Digital respirosonography. New images of lung sounds / H. Pasterkamp, C. Gar-son, D. Daien, Y. Oh // Chest. - 1989. - 96, N 6. - P.1405-1412. 5. Комп'ютерні методи обробки аускультативніх даних / В.Т. Грінченко, Л.П. Глєбова, В.Г. Майданник, А.П. Макаренков, А.Г. Рудницкий // Педіатрія, акушерство та гінекологія. - 1998. - №5. С.29-33. 6. Спектральный анализ важнейших аускультативных признаков / И.П. Замотаев, Н.А. Магазаник, Л.А. Водолазский, В.А. Голиков, О.И. Щедрина // Клин. мед. - 1974. - 52, №5. - С.97-101. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 52247 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601