Спосіб акустичної діагностики пневмоконіозу

Спосіб акустичної діагностики пневмоконіозу легенів людини, що включає багатоканальну синх 3 часних імпульсів, після чого з достовірністю 96% відносять пацієнта до групи хворих пневмоконіозом. Використання розробленого способу в умовах стаціонару показало, 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 винаходу. Для контролю якості сигналу використовуються головні телефони 4, підключені до виходу частотних фільтрів підсилювача, а також комп'ютерна мультимедійна периферія 5. Даний комплекс сертифікований в УКРТЕСТМЕТРСТАНДАРТІ України та має дозвіл на використання в медичних закладах України [4, 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 134-х пацієнтів, з них 72 хворих на пневмоконіоз, 30 - контрольна група та 32 - здорові, які були верифіковані стандартними клінічними методами. Реєстрація звуків дихання проводилася під час їхнього перебування в стаціонарі. Середній підземний стаж роботи пацієнтів вказаних груп складав 20±2 років, а середній вік 54±4 років. Запис звуків дихання проводився в сидячому положенні при спокійному диханні. В якості параметрів, які фігурують в процедурі ухвалення рішення "здоровий - хворий на пневмоконіоз" використовуються характеристики "миттєвих" спектрів звуків (вдиху і видиху) при спокійному глибокому диханні: діапазон частот, їх рівні, додаткові звуки (гармоніки і субгармоніки), широкосмугові короткочасні імпульси. 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) [6, 7]. Як було встановлено [8] діапазон характерних усереднених частот звуків дихання на вдиху і ви 52355 4 диху у здорових людей простягається від 120Гц до 640Гц. При цьому в "миттєвих" спектрах відсутні будь-які додаткові гармоніки або широкосмугові імпульси. В результаті комп'ютерної обробки зареєстрованих звуків дихання всіх трьох груп пацієнтів були отримані поліхромні фоноспірограми, зіставлення яких дозволило виявити істотні відмінності в структурі „миттєвих" спектрів. В якості ілюстрації зображенні фоноспірограми звуків дихання здорової людини (Фіг.2) і пацієнта хворого на пневмоконіоз (Фіг.3). Подібні фоноспірограми з незначними відмінностями, які не міняють основні акустичні характеристики звуків дихання, були отримані для інших точок грудної клітки, де виконувалась реєстрація звуків дихання. Основні відмінності в "миттєвих спектрах" вдиху і видиху у 96% хворих на пневмоконіоз, в порівнянні з подібними спектрами здорових людей і пацієнтів з контрольної групи були: • Зменшення дихального циклу більш ніж на 10%; • Зниження інтенсивності звуків дихання в 1,52 рази; • Відсутність звуків дихання на частотах більше 650±20Гц, тобто спектри звуків дихання звужуються; • Поява в спектрах звуків вдиху і видиху широкосмугових короткочасних імпульсів. Все це вказує на наявність в звуках дихання хворих на пневмоконіоз специфічних характерних для даного виду професійного захворювання артефактів, які можуть бути встановлені акустичними дослідженнями. Первинною структурною одиницею паренхіми легенів є ацинус, який складається з термінальної бронхіоли, регіональних бронхіол що відходять від неї до альвеол, і самих альвеол. У паренхімі легенів людини міститься близько 700млн альвеол бульбашковидних утворень, обплетених мережею капілярів. Через стінки альвеол відбувається основний газообмін організму. Відкритий стан бронхіол підтримується з'єднувальним і судинним каркасом, і внутрішньоальвеолярним тиском [9]. В процесі вдихання запиленого повітря, частинки пилу по воздуховодних шляхах потрапляють на внутрішню поверхню альвеол, де вони абсорбуються. Накопичення на альвеолярній поверхні речовин, що мають поверхнево-активні властивості, приводить до зменшення внутрішньоальвеолярного тиску, до звуження регіональних і термінальних бронхіол, їх колапсу на видиху, внаслідок чого порушується бронхіальна прохідність по клапанному механізму. Це приводить до збільшення залишкового об'єму повітря в легенях, зниженню їх життєвого об'єму і порушенню газообміну [10]. Дані дослідження звуків дихання були проведені у верифікованних хворих на пневмоконіоз. Пневмоконіоз характеризується появою дифузної сітчатості в нижніх і середніх долях легенів, що є сполучною тканиною, яка розростається, армує паренхіму легенів, погіршуючи її рухливість. З прогресом пневмоконіозу спостерігається не тільки переродження тканин з еластичних в жорсткі сполучні тканини, але і розвиток емфізематозних про 5 цесів (злиття альвеол) [11]. Все це приводить до скорочення загальної площі газообміну. Для забезпечення необхідного організму людини кисню, організм вимушений зменшувати тривалість дихального циклу. Всі ці зміни в паренхімі легенів супроводжуються зниженням швидкості повітряного потоку в термінальних і регіональних бронхіолах, що приводить до зниження інтенсивності звуків дихання і діапазону частот звуків, що генеруються. Крім того, при пневмоконіозі, злиття і укрупнення альвеол паренхіми призводить до зростання звукопоглинання, погіршення акустичної провідності, зменшення рівня звуків дихання [12]. Поява в спектрах звуках вдиху і видиху у хворих на пневмоконіоз ряду широкосмугових, короткочасних імпульсів можна пояснити порушенням бронхіальної прохідності, коли через низький внутрішньоальвеолярний тиск відбувається коротке за часом закриття і відкриття бронхіол [13], що породжує високоінтенсивні імпульсні звукові сигнали, тривалість яких від 5 до 20мкс. Таким чином, різноманіття аускультативних ознак вказує на те, що морфологічні зміни в дихальній системі викликають появу звукових феноменів, які можуть бути зареєстровані і об'єктивізовані при діагностиці функціонального стану легенів. Акустичний неінвазивний, екологічно безпечний метод дозволяє виявляти з достовірністю 96% на ранніх стадіях професійне захворювання - пневмоконіоз. 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. Комплекс фоноспирографический компьютерный КоРА-03М1. Технические условия ТУ У33. 1-05417354-001: 2006. 52355 6 5. Свідоцтво про державну реєстрацію "Комплекс фоноспірографічний комп'ютерний КоРА03М1" (№5528/2006p.). 6. Digital respirosonography. New images of lung sounds / H. Pasterkamp, С Garson, D. Daien, Y. Oh // Chest. - 1989. - 96, N 6. - P.1405-1412. 7. 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. 8. Спектральный анализ важнейших аускультативных признакою / И.П. Замотаев, Н.А. Магазаник, Л.А. Водолазский, В.А. Голиков, О.И. Щедрина // Клин. мед. - 1974. - 52, №5. - С.97-101. 9. Артамонова В.Г., Профессиональные болезни / В.Г. Артамонова, Н.Н. Шаталов. - М.: Медицина, 1982. - 416с. - (Учебник для мед.вузов). 10. A spirometry-based algorithm to direct lung function testing in the pulmonary function laboratory / Christine A.Glady, Shawn D.Aaron, Mary Lunau, Jennifer Clinch and Robert E.Dales // Chest. - 2003. 123. - 1939 - 1946. 11. Басанец А. В.Особливості аускультативної картини у хворих на пневмоконіоз від впливу вугільного пилу при застосуванні респіросонографічного методу / А.В.Басанец, А.А.Макаренкова// Український журнал з проблем медицини праці. - 2007. -№ 2. - С 62-66. 12. Антонюк С.В. Некоторые аспекты пато- и морфогенеза экспериментального пневмокониоза. Роль системы сурфактанта легких / С.В. Антонюк // Український терапевтичний журнал. - 2004. - № 3. - С.13-17. 13. Аверьянов А.В. Эмфизема легких: современный взгляд/ А.В.Аверьянов// Журнал доказательной медицины для практикующих врачей. 2006 - Т.8, №10. - С.17-28. 7 Комп’ютерна верстка О. Рябко 52355 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