Спосіб акустичної діагностики бронхообструктивного синдрому у дітей

Реферат: Спосіб акустичної діагностики бронхообструктивного синдрому у дітей включає багатоканальну одночасну електронну реєстрацію звуків дихання на грудній клітці, з подальшою комп'ютерною обробкою отриманих зареєстрованих звуків. При цьому реєстрацію звуків дихання здійснюють при спокійному диханні пацієнта, потім проводять спектральну обробку зареєстрованих звуків з візуалізацією отриманих спектрів у вигляді фоноспірограм, які аналізують. UA 78769 U (54) СПОСІБ АКУСТИЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ БРОНХООБСТРУКТИВНОГО СИНДРОМУ У ДІТЕЙ UA 78769 U UA 78769 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, що заявляється, належить до області медичної акустики, і використовується для комп'ютерної діагностики бронхообструктивного синдрому у дітей. Відомі такі способи та прилади електронної аускультації [1, 2]. В зазначених приладах як сенсори, які реєструють шуми життєдіяльності, використовуються мікрофони. Для підсилення електричних сигналів, що виробляються цими мікрофонами, застосовуються електронні підсилювачі, посилені сигнали відтворюються за допомогою електроакустичних перетворювачів. До недоліків вказаних приладів треба віднести нелінійність амплітудно-частотної характеристики та зменшення чутливості мікрофонів з частотою. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб, що включає використання комп'ютеризованої системи реєстрації і аналізу звуків дихання і звуків серця [3], в якому будується монохромне зображення зареєстрованих на грудній клітці звукових сигналів у вигляді спектрограм. До недоліків способу треба віднести те, що реєстрація діагностично корисної інформації, а, отже, і її обробка, проводиться послідовно від однієї точки до іншої, що істотно обмежує можливості способу. В той же час відомо, що існують більш інформативні кількісні характеристики випадкових сигналів, а саме: взаємний спектр, функції кореляції та когерентності, перехідна функція, які можуть бути отримані лише при багатоканальній обробці і при меншому співвідношенні сигнал/перешкода і дозволяють виявляти захворювання на ранніх стадіях хвороби. Крім того, у відомому способі [3] будують лише монохромне зображення зареєстрованих звукових сигналів, що знижує діагностичну ефективність. Задача корисної моделі, що заявляється, полягає в створенні способу діагностики бронхообструктивного синдрому у дітей без будь-якого інвазивного втручання в організм, лише на основі комп'ютерного аналізу та візуалізації зареєстрованих на грудній клітці звуків дихання. Технічний результат, що досягається корисною моделлю, дозволяє підвищити ефективність діагностики бронхообструктивного синдрому у дітей. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі акустичної діагностики, що заснований на багатоканальній одночасній електронній реєстрації звуків дихання на грудній клітці, з подальшою комп'ютерною обробкою отриманих зареєстрованих звуків, згідно з корисною моделлю, реєстрацію звуків дихання здійснюють при спокійному диханні пацієнта, потім проводять спектральну обробку зареєстрованих звуків з візуалізацією отриманих спектрів у вигляді фоноспірограм, на яких виявляють перевищення тривалості видиху над вдихом більш ніж в 1,4 раза, тональні сигнали та їх обертони в діапазоні частот 30-150 Гц, а також непостійні широкосмугові імпульсні сигнали на вдиху та видиху з частотою від 60 до 1200 Гц, що дозволяє з достовірністю 96,0 % діагностувати бронхообструктивний синдром у дітей. Практика використання розробленого способу в умовах стаціонару показала, що саме такий підхід - оцінка характеристик звуків дихання з подальшим аналізом 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 неінвазивність та екологічну безпечність. 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. Спосіб здійснюється наступним чином: Пацієнт сідає в крісло і спокійно дихає. Датчики 1-4 прикріплюються до поверхні грудної клітки пацієнта двостороннім лейкопластиром. Проводять реєстрацію звуків дихання на протязі 20 секунд. Реєстрацію звуків дихання проводять синхронно в двох попарно симетричних точках на поверхні грудної клітки: на рівні 2-го ребра по середньоключичній лінії (праворуч і ліворуч) - в подальшому ці точки позначаються, як точки 2Пр і 2 Лв; та на рівні 7-го ребра під кутом лопатки (праворуч та ліворуч) - точки 7 Пр і 7 Лв. Після запису звуків дихання проводять комп'ютерну обробку зареєстрованих сигналів на комп'ютері 3, за допомогою мультимедійної периферії 5 здійснюють роздрукування результатів. Перевірка запропонованого способу здійснювалась на репрезентативній вибірці з 44 пацієнтів, у яких визначався бронхообструктивний синдром, з них у 14 дітей діагностовано гострий обструктивний бронхіт, у 23 хворих - рецидивуючий обструктивний бронхіт, та у 7 хворих - бронхіальну астму в стадії загострення. Діагнози були верифіковані стандартними клінічними методами. Комп'ютерна фоноспірографія проводилася під час стаціонарного 1 UA 78769 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 лікування дітей. Вік дітей складав від 5 до 17 років. Запис звуків дихання проводився в сидячому положенні при спокійному диханні. Як параметри, які фігурують в процедурі ухвалення рішення "здоровий - хворий з бронхіальною обструкцією", використовують спектрально-часові трьохмірні характеристики "час-частота-інтенсивність" звуків дихання при спокійному диханні: тривалість вдиху та видиху, частота спектральних складових та їх інтенсивність. Під "миттєвим спектром" мається на увазі спектр, усереднений за інтервал t, який істотно менший, ніж інтервал часу Τ, характерний для процесу, що вивчається. Для звуків дихання як інтервал Τ вибирають час одного дихального циклу (вдих-видох-пауза). В цьому випадку характерний час усереднювання δt 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, діапазон характерних частот звуків дихання на вдиху і видиху у здорових дітей лежить у межах від 90 Гц до 650 Гц при везикулярному диханні. При цьому в фоноспірограмах відсутні будь-які додаткові тони і обертони, а також імпульсні широкосмугові сигнали. Фоноспірограма вдиху істотним чином відрізняється від фоноспірограми видиху тим, що у першій звук більш широкосмуговий і інтенсивність його спектральних складових в 1,8-2,0 рази, ніж у спектральних звуків видиху, а протяжність видиху на 25-30 % вища. При комп'ютерній обробці звуків дихання двох груп дітей (здорових та хворих) були отримані поліхромні фоноспірограми, зіставлення яких дозволило виявити істотні відмінності в їх структурі. Як ілюстрації представлені фоноспірограми звуків дихання здорової дитини (фіг. 2) і дитини з бронхообструктивним синдромом (фіг. 3). Фоноспірограми у хворих дітей отримані для інших точок грудної клітки не мали суттєві відмінності. Типовими відмінностями в "миттєвих спектрах" вдиху і видиху у 96,0 % дітей з бронхообструктивним синдромом, в порівнянні з подібними спектрами дітей з контрольної групи, були: - перевищення тривалості видиху над вдихом більш ніж в 1,4 раза; - тональні сигнали та їх обертони на вдиху та видиху в діапазоні частот 30-150 Гц; - широкосмугові непостійні імпульсні сигнали на вдиху і видиху з частотою від 60 Гц до 1200 Гц. Виявлені нами відмінності в звуках дихання хворих вказують на те, що при бронхообструктивному синдромі відбуваються істотні морфологічні зміни в дихальній системі дитини. Збільшення тривалості видиху, а також поява тональних сигналів та їх обертонів на вдиху та видиху (сухі свистячі хрипи) при бронхіальній обструкції, пов'язане із значним звуженням просвіту бронхів за рахунок, головним чином, спазму м'язового шару бронхіальної стінки, а також набряком слизової оболонки та гіперсекрецією слизу. Поява широкосмугових непостійних імпульсних сигналів на вдиху і видиху (вологі хрипи) пояснюється накопиченням в просвіті бронхів великої кількості секрету. Сукупність подібних звукових явищ, виявлених у дитини, дозволяє з достатньою вірогідністю (до 96,0 %) діагностувати наявність бронхообструктивного синдрому у дитини. Таким чином, запропонований нами спосіб діагностики бронхообструктивного синдрому у дітей дозволяє в реальному масштабі часу оцінювати стан респіраторної системи дитини з точки зору наявності чи відсутності у неї даного стану в широкому діапазоні конституційних особливостей пацієнта (саме ця задача - боротьба з варіабельністю). Періодичне використання в процесі лікування розробленого способу дозволяє кількісно прослідкувати тенденції динаміки перебігу захворювання нижніх дихальних шляхів у дитини, а побудова відповідних фоноспірограм дозволяє детально відслідкувати та задокументувати особливості звуків дихання пацієнта в процесі лікування. Спосіб був апробований на базі відділення пульмонології Обласної дитячої лікарні м. ІваноФранківськ. Отримані позитивні результати від його використання дозволяють рекомендувати його для широкого впровадження в практичну медицину. Джерела інформації: 1. А. с. № 1595472 кл. А 61В 7/04,1990. 2. А. с. № 1227184 кл. А61В 7/04, 1986 СРСР. 3. Пат. США № 4720866 кл. А61В 7/00, 1988. 4. Kompis M., Pasterkamp Η., Wodicka G.R. Acoustic Imaging of the Human Chest // Chest.2001. - Vol. 120. - P. 1309-1321. 5. Новые методы регистрации и обработки шумов дыхания человека / В.Т. Гринченко, А.А. Макаренкова // Акустичний вісник. - Київ, 2009. Т. IV, вып. 3-4. - С. 13 14. 2 UA 78769 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб акустичної діагностики бронхообструктивного синдрому у дітей, що включає багатоканальну одночасну електронну реєстрацію звуків дихання на грудній клітці, з подальшою комп'ютерною обробкою отриманих зареєстрованих звуків, який відрізняється тим, що реєстрацію звуків дихання здійснюють при спокійному диханні пацієнта, потім проводять спектральну обробку зареєстрованих звуків з візуалізацією отриманих спектрів у вигляді фоноспірограм, на яких виявляють перевищення тривалості видиху над вдихом більш ніж в 1,4 раза, тональні сигнали та їх обертони в діапазоні частот 30-150 Гц, а також непостійні широкосмугові імпульсні сигнали на вдиху та видиху з частотою від 60 до 1200 Гц, що дозволяє з достовірністю 96,0 % діагностувати, бронхообструктивний синдром у дітей. 3 UA 78769 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4