RU2528653C2 - Acoustic diagnostic technique for individual's pulmonary focal lesions - Google Patents

Acoustic diagnostic technique for individual's pulmonary focal lesions Download PDF

Info

Publication number
RU2528653C2
RU2528653C2 RU2012125795/14A RU2012125795A RU2528653C2 RU 2528653 C2 RU2528653 C2 RU 2528653C2 RU 2012125795/14 A RU2012125795/14 A RU 2012125795/14A RU 2012125795 A RU2012125795 A RU 2012125795A RU 2528653 C2 RU2528653 C2 RU 2528653C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
threshold
cut
acoustic
respiratory
Prior art date
Application number
RU2012125795/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012125795A (en
Inventor
Елена Владимировна Малинина
Юрий Вячеславович Кулаков
Владимир Ильич Коренбаум
Мария Андреевна Сафронова
Original Assignee
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России) filed Critical Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России)
Priority to RU2012125795/14A priority Critical patent/RU2528653C2/en
Publication of RU2012125795A publication Critical patent/RU2012125795A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2528653C2 publication Critical patent/RU2528653C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to pulmonology, and can be used for the acoustic diagnosis of individual's pulmonary focal lesions. That is ensured by recording respiratory murmurs of the chest surface in classical auscultation areas. Inhalation respiratory murmurs are recorded in the A mode. Their spectra are calculated. The acoustic parameters are measured. Spectral background values are subtracted from the spectral inhalation murmurs. That is followed by determining lower and upper frequencies for the difference spectrum accompanied by an analysed spectrum increase over the background by 10 dB. An upper cut-off frequency of -3 dB is measured by a lower frequency of a 10dB excess of the analysed spectrum over the background. The upper cut-off frequency of -20 dB from the average noise amplitude between the lower frequency of the 10 dB excess of the analysed spectrum over the background and the spectral cut-off frequency of -3 dB. The local pathological areas are diagnosed by comparing the acoustic parameters of the cut-off frequency of -3 dB and -20 dB to the respective threshold values in each analysis point.
EFFECT: technique provides more effective diagnosis of the pulmonary focal lesions and enables intra-roentgen monitoring of the pulmonary focal mass lesions.
1 ex, 2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к пульмонологии, а также к устройствам медицинского назначения, и может быть использовано для акустической диагностики очаговых образований в легких человека.The invention relates to medicine, in particular to pulmonology, as well as to medical devices, and can be used for acoustic diagnosis of focal lesions in the human lungs.

В клинической практике известны и широко применяются акустические способы диагностики очаговых образований в легких человека, основанные на субъективном выслушивании возникающих в легких звуковых явлений - аускультации.In clinical practice, acoustic methods for the diagnosis of focal masses in the human lungs are known and widely used, based on subjective listening to sound phenomena occurring in the lungs - auscultation.

Аускультация легких осуществляется путем прикладывания к поверхности грудной клетки инструментов для выслушивания-фонендоскопа (стетоскопа) (Р.Лаэннек, 1817).Auscultation of the lungs is carried out by putting instruments on the chest surface for listening to a phonendoscope (stethoscope) (R. Laennec, 1817).

Недостатком известного способа аускультации легких является субъективность оценки полученных данных, вариабельность акустических параметров прибора, зависимость оценки дыхательных шумов от опыта врача и свойств его слухового аппарата. В настоящее время описанные недостатки превращают аускультацию легких во вспомогательный метод по отношению к современным объективным неакустическим способам диагностики очаговых образований в легких человека: рентгеновским, магниторезонансным, радиографическим и другим. («Болезни органов дыхания: Руководство для врачей»: в 4 т. под общей ред. Н.Р.Палеева. Т.1 «Общая пульмонология» / Н.И.Александрова, А.Г.Бобков, Н.А.Богданов и др.; под ред. Н.В.Путова. - М.: Медицина, 1989, с.253).The disadvantage of this method of auscultation of the lungs is the subjectivity of the evaluation of the obtained data, the variability of the acoustic parameters of the device, the dependence of the assessment of respiratory noise on the experience of the doctor and the properties of his hearing aid. Currently, the described shortcomings turn auscultation of the lungs into an auxiliary method in relation to modern objective non-acoustic methods for diagnosing focal lesions in the human lungs: X-ray, magnetic resonance, radiographic and others. (“Respiratory diseases: A guide for doctors”: in 4 volumes under the general editorship of N.R. Paleev. Vol. 1 “General pulmonology” / N.I. Aleksandrova, A.G. Bobkov, N.A. Bogdanov and others; under the editorship of N.V. Putov. - M .: Medicine, 1989, p. 253).

Известна фонопневмография - способ объективного исследования дыхательных шумов с определением амплитуды и частоты спектра на основе использования компьютера посредством прибора. (Murphy R.L. // Thorax. - 1981 - Vol.36, р.99-104. Banaszak, E.F, R.C.Kory and G.L.Snider. Phonopneumpgraphy. Am. Rev. Respir. Dis. 1973 - 107: 449-455. Kraman S.S. Determination of the site of production of respiratory sounds by subtraction phonopneumography. Am. Rev. Respir. Dis. - 1980. - 122:303-309. Underner M., F. Boita, D. Tete and F. Patte. Auscultation of pulmonary rales, from Laennec to phonopneumography.Rev.Pneumol.Clin. - 1985 - 41:331-335. Tinkelman D.G, C.Lutz, B.Conner. Analysis of breath sounds in normal and asthmatic children and adults using computer digitized airway phonopneumography (CDAP). Respir. Med. - 1991 - 85: 125-131).Known phonopneumography - a method for an objective study of respiratory noise with the determination of the amplitude and frequency of the spectrum based on the use of a computer through the device. (Murphy RL // Thorax. - 1981 - Vol. 36, p. 99-104. Banaszak, EF, RCKory and GLSnider. Phonopneumpgraphy. Am. Rev. Respir. Dis. 1973 - 107: 449-455. Kraman SS Determination of the site of production of respiratory sounds by subtraction phonopneumography. Am. Rev. Respir. Dis. - 1980 .-- 122: 303-309. Underner M., F. Boita, D. Tete and F. Patte. Auscultation of pulmonary rales, from Laennec to phonopneumography.Rev.Pneumol.Clin. - 1985 - 41: 331-335. Tinkelman DG, C. Lutz, B. Conner. Analysis of breath sounds in normal and asthmatic children and adults using computer digitized airway phonopneumography ( CDAP). Respir. Med. - 1991 - 85: 125-131).

Недостаток фонопневмографии в том, что не учитывается разность скоростей выполнения дыхательных маневров обследуемыми на вдохе, что ухудшает качество диагностики и не позволяет стандартизировать поток форсированного воздуха.The disadvantage of phonopneumography is that it does not take into account the difference in the speed of the breathing maneuvers being examined by inspiration, which affects the quality of diagnosis and does not allow standardizing the forced air flow.

Известен также способ стандартизации дыхательных потоков при фонопневмографии - (N.Gavriely, Palty Y., Alroy G. Spectral characteristics of normal breath sounds. J. Appl. Physiol. 1981, 50, p.307-14), заключающийся в том, что потоки стандартизированы по объемной скорости 1-2 л/с в фазу вдоха, измеряется частота дыхательных шумов в полосе частот 75-2000 Гц. Определенные таким образом максимальные частоты ОДШ вдоха составили в среднем 434-475 Гц. Недостатком указанного способа является низкая эффективность выявления очаговых образований в легких человека.There is also a method of standardization of respiratory flows during phonopneumography - (N. Gavriely, Palty Y., Alroy G. Spectral characteristics of normal breath sounds. J. Appl. Physiol. 1981, 50, p.307-14), which consists in the flows are standardized for a volume velocity of 1-2 l / s during the inspiratory phase; the frequency of respiratory noises in the frequency band 75-2000 Hz is measured. The maximal inspiratory ODS frequencies determined in this way averaged 434–475 Hz. The disadvantage of this method is the low efficiency of detecting focal formations in the lungs of a person.

Известен способ акустической диагностики очаговых образований в легком человека, (патент RU №2314751, кл. A61B 5/08, 2008, бюл. №2), взятый за прототип, сущность которого заключается в регистрации основных дыхательных шумов на поверхности грудной клетки, вычислении их спектров, измерении акустических параметров, характеризующих дыхательные шумы, картировании акустических параметров дыхательных шумов по поверхности грудной клетки, сравнении акустических параметров дыхательных шумов с порогом, отделяющим норму от патологии, выявлении локальных патологических участков. Способ-прототип реализован в работе многоканальной измерительной системы VRI-XP (Deep Breeze Ltd, Or Akiva, Israel). Для регистрации основных дыхательных шумов в прототипе используется узкая полоса частот 100-200 Гц.There is a method of acoustic diagnosis of focal lesions in the human lung (patent RU No. 2314751, class A61B 5/08, 2008, bull. No. 2), taken as a prototype, the essence of which is to register the main respiratory sounds on the surface of the chest, calculating them spectra, measuring the acoustic parameters characterizing respiratory noise, mapping the acoustic parameters of respiratory noise along the surface of the chest, comparing the acoustic parameters of respiratory noise with a threshold that separates the norm from the pathology, identifying local pa ologicheskih sites. The prototype method is implemented in the multi-channel measuring system VRI-XP (Deep Breeze Ltd, Or Akiva, Israel). To register the main respiratory noise in the prototype, a narrow frequency band of 100-200 Hz is used.

Недостаток прототипа - низкая эффективность выявления очаговых образований в легких человека.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of detecting focal formations in the human lungs.

Задача заявляемого способа заключается в повышении эффективности выявления очаговых образований в легких человека.The objective of the proposed method is to increase the efficiency of detecting focal formations in the human lungs.

Поставленная задача достигается способом акустической диагностики очаговых образований в легких человека, сущность которого заключается в регистрации и анализе амплитудно-частотных характеристик основных дыхательных шумов при целевых скоростях дыхательного потока отдельно в фазу вдоха.The problem is achieved by the method of acoustic diagnosis of focal formations in the lungs of a person, the essence of which is to record and analyze the amplitude-frequency characteristics of the main respiratory sounds at target speeds of the respiratory flow separately in the inspiration phase.

Технический результат заявляемого способа заключается в повышении эффективности диагностики очаговых заболеваний легких в клинических условиях, межрентгеновский мониторинг очаговых образований в легких в амбулаторных условиях.The technical result of the proposed method is to increase the efficiency of diagnosis of focal lung diseases in a clinical setting, X-ray monitoring of focal formations in the lungs on an outpatient basis.

Сопоставительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что в заявляемом способе при регистрации основные дыхательные шумы вдоха фильтруют в режиме «A», для акустической характеристики дыхательных шумов определяют верхнюю частоту среза спектра по уровню -3 дБ от уровня нижней частоты 10 дБ превышения исследуемого спектра над фоном, измеряемым на задержке дыхания, и верхнюю частоту среза по уровню -20 дБ от среднего значения амплитуды шумов в диапазоне между нижней частотой 10 дБ превышения исследуемого спектра над фоном и частотой среза спектра по уровню -3 дБ, а локальные патологические участки диагностируют: ЗП18 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 443,6 и/или частотой среза «-20» дБ порога 631,1, ЗП17 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 463,1 и/или частотой среза «-20» дБ порога 713,1, ЗП16 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 451,4 и/или частотой среза «-20» дБ порога 631,1, ЗП15 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 459,2 и/или частотой среза «-20» дБ порога 650,6, ЗП14 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 428,0 и/или частотой среза и «-20» дБ порога 658,4, ЗП13 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 392,8 и/или частотой среза «-20» дБ порога 664,3, ЗП12 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 396,7 и/или частотой среза «-20» дБ порога 619,4, ЗП11 при превышении частотой среза «-3» дБ порога 482,7 и/или частотой среза «-20» дБ порога 662,3.A comparative analysis of the claimed method and the prototype shows that in the inventive method, when registering, the main respiratory noise of the breath is filtered in the “A” mode, for the acoustic characteristic of the respiratory noise, the upper cut-off frequency of the spectrum is determined from the level of -3 dB from the level of the lower frequency of 10 dB above the studied spectrum over the background measured at breath holding and the upper cutoff frequency at a level of -20 dB from the average value of the noise amplitude in the range between the lower frequency of 10 dB above the background of the studied spectrum and often the cut-off of the spectrum at a level of -3 dB, and local pathological areas are diagnosed: RF 18 when the cutoff frequency “-3” dB exceeds the threshold 443.6 and / or the cutoff frequency “-20” dB threshold 631.1, the RF 17 when the frequency is exceeded cut-off “-3” dB threshold 463.1 and / or cut-off frequency “-20” dB threshold 713.1, RF 16 when exceeding cut-off frequency “-3” dB threshold 451.4 and / or cut-off frequency “-20” dB threshold 631.1, RF 15 when exceeding the cutoff frequency “-3” dB threshold 459.2 and / or frequency off the “-20” dB threshold 650.6, RF 14 exceeding the cutoff frequency “-3” dB threshold 428.0 and / or cut-off frequency and "-20" dB threshold 658.4, CP 13 etc. exceeding a cutoff frequency "-3" 392.8 dB threshold and / or cut-off frequency "-20" dB threshold 664.3, CP 12 when exceeding a cutoff frequency "-3" 396.7 dB threshold and / or cut-off frequency "-20 ”DB threshold 619.4, RF 11 when the cutoff frequency is“ -3 ”dB threshold 482.7 and / or the cutoff frequency“ -20 ”dB threshold 662.3 is exceeded.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Обследуемый пациент находится в положении сидя, нос закрыт носовой клипсой, производится 4-6 дыхательных циклов спокойного дыхания, одновременно врач устанавливает акустический датчик в виде микрофона со стетоскопической насадкой в классических точках аускультации, дополнительно фиксируя его с помощью перемещаемого резинового жгута (бинт Мартенса), охватывающего грудную клетку обследуемого (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Костив А.Е., Горовой С.В., Почекутова И.А., Бондарь Г.Н. Акустическая аппаратура для исследования дыхательных звуков человека // Приборы и техника эксперимента, 2008. Т.51, №2, с.147-154; Гельцер Б.И., Семисотова Е.Ф. Пропедевтика внутренних болезней. Владивосток, Дальнаука, 2001).The examined patient is in a sitting position, the nose is closed with a nasal clip, 4-6 breathing cycles of calm breathing are performed, at the same time the doctor installs an acoustic sensor in the form of a microphone with a stethoscopic nozzle at the classical auscultation points, additionally fixing it with a movable rubber band (Martens bandage), covering the chest of the subject (Korenbaum V.I., Tagiltsev A.A., Kostiv A.E., Gorovoi S.V., Pochekutova I.A., Bondar G.N. Acoustic equipment for the study of respiratory sounds oveka // Instruments and Experimental Techniques, 2008. T.51, №2, s.147-154; Geltser BI, seven hundreds EF Propaedeutics Internal Medicine Vladivostok Dal'nauka, 2001)..

В акустическом датчике используется высокочувствительный 1-дюймовый конденсаторный микрофон типа МК102 (RFT). Стетоскопическая насадка акустического датчика имеет форму усеченного конуса с диаметром основания 40 мм и глубиной 6 мм. Сигнал с акустического датчика подается на шумомер 00023 (RFT), на котором устанавливается частотная характеристика типа «A» (Справочник по технической акустике / под ред. М. Хекла, Х.А. Мюллера. Л.: Судостроение. 1980. с.64), резко понижающая уровень регистрируемых сигналов в области низких частот. Данная частотная характеристика соответствует восприятию слухом человека звуков малой громкости, т.е. соответствует слуховому восприятию врача при аускультации. Ее использование для заявляемого способа принципиально, т.к. позволяет подавить низкочастотные псевдозвуковые помехи, связанные с движением дыхательных мышц. Сигналы с микрофона, пропущенные через шумомер, подавались на один из каналов электронного самописца PowerLab (ADInstruments). На другой вход электронного самописца подключен спирометр (ADInstruments), к входу которого присоединена трубка Лили. Спирометр с трубкой Лили позволяет в режиме пневмотахографа регистрировать объемную скорость проходящего потока воздуха. Трубка Лили выдает сигнал, пропорциональный градиенту давления на ее решетке, далее программно производится калибровка устройства спирометра с помощью 3 литрового калибровочного шприца в единицах л/с.The acoustic sensor uses a highly sensitive 1-inch condenser microphone type MK102 (RFT). The stethoscopic nozzle of the acoustic sensor has the shape of a truncated cone with a base diameter of 40 mm and a depth of 6 mm. The signal from the acoustic sensor is fed to the sound level meter 00023 (RFT), on which the frequency response of type “A” is set (Handbook of Technical Acoustics / Edited by M. Hekl, H.A. Mueller. L .: Shipbuilding. 1980. p.64 ), sharply lowering the level of recorded signals in the low-frequency region. This frequency response corresponds to the perception of low-volume sounds by a human hearing, i.e. corresponds to the auditory perception of the doctor during auscultation. Its use for the proposed method is important, because allows you to suppress low-frequency pseudo-sonic interference associated with the movement of the respiratory muscles. The microphone signals passed through the sound level meter were fed to one of the channels of the PowerLab electronic recorder (ADInstruments). A spirometer (ADInstruments) is connected to the other input of the electronic recorder, to the input of which a Lily tube is connected. A spirometer with a Lily tube allows the volumetric velocity of a passing air stream to be recorded in a pneumotachograph mode. The Lily tube gives a signal proportional to the pressure gradient on its lattice, then the spirometer device is calibrated using the 3 liter calibration syringe in units of l / s.

Сигналы обрабатывались в программе Chart (ADInstruments). При анализе шумов из общего потока акустических данных с помощью пневмотахометра выделяли вдох и фон (задержка дыхания). Для этого путем визуальной настройки курсора выделяли горизонтальные участки с объемной скоростью около 1 л/с для вдоха и около 0 л/с - для фона. В результате получили совокупность фрагментов записи шумов с постоянной объемной скоростью потока для вдоха и фона. Полученные вырезанные совокупности фрагментов акустического сигнала (вдох, фон) сохраняются затем в wave формате. Для каждого сигнала определяются соответствующие ему среднее значение и стандартная девиация объемной скорости потока, которая рассчитывается в расширении DataPad пакета Chart.The signals were processed in the Chart program (ADInstruments). When analyzing noise from a general flow of acoustic data using a pneumotachometer, inspiration and background (breath holding) were isolated. To do this, by visual adjustment of the cursor, horizontal sections were selected with a space velocity of about 1 l / s for inspiration and about 0 l / s for the background. As a result, we obtained a set of fragments of recording noise with a constant volumetric flow rate for inspiration and background. The resulting cut out sets of fragments of the acoustic signal (breath, background) are then saved in the wave format. For each signal, the corresponding average value and standard deviation of the volumetric flow rate, which is calculated in the DataPad extension of the Chart package, are determined.

Затем, wave файл обрабатывался в пакете программ SpectraLab (SoundTech). Для сглаживания разрывов, образовавшихся при вырезании фрагментов, с постоянной скоростью потока сигнал пропускается через фильтр высоких частот с частотой среза 10 Гц. Затем вычислили амплитудный спектр сигнала (масштаб по амплитуде логарифмический, число отсчетов 1024, перекрытие 50%, окно Хэнинга). Полученный спектр (Фиг.1) сохранили в виде текстового файла как текст и занесли в таблицу MS Excel.Then, the wave file was processed in the SpectraLab software package (SoundTech). To smooth out gaps formed when cutting fragments with a constant flow rate, the signal is passed through a high-pass filter with a cut-off frequency of 10 Hz. Then, the amplitude spectrum of the signal was calculated (the amplitude scale is logarithmic, the number of samples is 1024, the overlap is 50%, the Haning window). The resulting spectrum (Figure 1) was saved as a text file as text and entered into the MS Excel table.

Затем из спектральных значений шумов вдоха вычли спектральные значения фона. Для разностного спектра определили нижнее и верхнее значения частот, на которых наблюдается превышение исследуемого спектра над фоном 10 дБ. Далее проанализировали спектр основных дыхательных шумов в этих частотных пределах. От уровня спектра на нижней частоте превышения исследуемого спектра над фоном 10 дБ отложили уровень «-3» дБ и нашли частоту среза f-3dB. В диапазоне от нижней частоты превышения исследуемого спектра над фоном 10 дБ до частоты среза f-3dB определили среднее значение амплитуды шумов. От среднего значения амплитуды отложили уровень «-20» дБ и нашли частоту среза f-20dB. Анализ данных выполнялся в лабораторных условиях и занял 12-16 минут для одного пациента.Then, the spectral values of the background were subtracted from the spectral values of the noise of the inspiration. For the difference spectrum, the lower and upper values of the frequencies were determined at which an excess of the studied spectrum over the background of 10 dB is observed. Next, we analyzed the spectrum of the main respiratory sounds in these frequency ranges. The level of “-3” dB was postponed from the spectrum level at the lower frequency of the excess of the investigated spectrum over the background of 10 dB and the cutoff frequency f -3dB was found . In the range from the lower frequency of the excess of the investigated spectrum over the background of 10 dB to the cutoff frequency f -3dB , the average value of the noise amplitude was determined. The level of “-20” dB was set aside from the average value of the amplitude and the cutoff frequency f -20dB was found . Data analysis was performed in the laboratory and took 12-16 minutes for one patient.

Запись дыхательных шумов и скорости потока вдыхаемого воздуха производилась синхронно в 8 точках, соответствующих топографическим точкам классической аускультации (ЗП11 - правая надлопаточная линия, ЗП12 - левая надлопаточная область, ЗП13 - правая межлопаточная область на уровне V-VI грудных позвонков, околопозвоночная линия, ЗП14 - левая межлопаточная область на уровне V-VI грудных позвонков, околопозвоночная линия, ЗП15 - правая межлопаточная область на уровне VI грудного позвонка, околопозвоночная линия, ЗП16 - левая межлопаточная область на уровне VI грудного позвонка, околопозвоночная линия, ЗП17 - правая подлопаточная область, ЗП18 - левая подлопаточная область), по всем топографическим линиям грудной клетки.Recording of respiratory sounds and respiratory air flow rate was carried out synchronously at 8 points corresponding to the topographic points of classical auscultation (ZP 11 - the right suprascapular line, ZP 12 - the left suprascapular region, ZP 13 - the right interscapular region at the level of V-VI of the thoracic vertebrae, paravertebral line , RFP 14 - the left interscapular region at the level of the V-VI thoracic vertebrae, the paravertebral line, RFP 15 - the right interscapular region at the level of the VI thoracic vertebra, the paravertebral line, RFP 16 - the left interscapular region level VI of the thoracic vertebra, paravertebral line, RFP 17 - the right subscapular region, RFP 18 - the left subscapular region), along all topographic lines of the chest.

При записи обследуемый дышит через трубку Лили и самостоятельно отслеживает (регулирует) скорость потока в реальном времени на экране компьютера, стремясь дышать так, чтобы кривая скорости не выходила за пределы целевого значения потока.When recording, the subject breathes through the Lily tube and independently monitors (adjusts) the flow rate in real time on the computer screen, trying to breathe so that the velocity curve does not go beyond the target flow value.

Полученные по точкам обследования значения акустических параметров f-3dB, f-20dB сравнили с пороговыми значениями (Табл.1).Acoustic values f -3dB and f -20dB obtained from the survey points were compared with threshold values (Table 1).

Таблица 1Table 1 Пороговые значения по точкамPoint Thresholds Акустические параметрыAcoustic parameters f-3dB f -3dB f-20dB f -20dB ЗП 11PO 11 482,7482.7 662,3662.3 ЗП 12PO 12 396,7396.7 619,4619.4 ЗП 13PO 13 392,8392.8 664,3664.3 ЗП 14PO 14 428,0428.0 658,4658.4 ЗП 15ZP 15 459,2459.2 650,6650.6 ЗП 16PO 16 451,4451.4 631,1631.1 ЗП 17ZP 17 463,1463.1 713,1713.1 ЗП 18PO 18 443,6443.6 631,1631.1

Пороговые значения предложенных параметров для различных типов очаговой легочной патологии могут быть определены различным способом, например, при сопоставлении представленных выборок здоровых и больных лиц, репрезентативных по полу и возрасту (О.Ю. Реброва. Статистический анализ медицинских данных. М.: Издательство Медиа Сфера, 2006, с.305).The threshold values of the proposed parameters for various types of focal pulmonary pathology can be determined in various ways, for example, by comparing the presented samples of healthy and sick people, representative by sex and age (O.Yu. Rebrova. Statistical analysis of medical data. M: Publishing House Media Sphere , 2006, p.305).

Полученные пороговые значения определяют при сравнении показателей по группам больных пневмонией и здоровых лиц методом ROC-анализа (оптимизации чувствительности и специфичности).The obtained threshold values are determined by comparing the indicators for groups of patients with pneumonia and healthy individuals by the method of ROC analysis (optimization of sensitivity and specificity).

В заявляемом способе пороговые значения определяли по обучающей выборке, которая состояла из 36 здоровых мужчин в возрасте от 18 до 74 лет и 36 больных того же возраста, которым был выставлен диагноз внебольничной пневмонии: у 11 больных процесс был левосторонним, у 16 - правосторонним, и у 9 - двусторонним. Диагноз установлен на основании клинико-лабораторных данных и подтвержден рентгенологическим методом (рентгенография, компьютерная томография). Обследуемым определяли вышеперечисленные параметры в каждой точке обследования. Пороговые значения определялись путем максимизации показателей чувствительности и специфичности по обследуемой выборке (метод ROC - анализа) (Власов В.В. Эффективность диагностических исследований. М.: Медицина, 1988, с.104-127). Максимальная специфичность достигается по группе здоровых 80,5% и максимальная чувствительность выявления у больного хотя бы одного очага пневмонии по группе больных 83,3% при выбранных порогах (табл.1).In the proposed method, the threshold values were determined by the training sample, which consisted of 36 healthy men aged 18 to 74 years and 36 patients of the same age who were diagnosed with community-acquired pneumonia: in 11 patients, the process was left-sided, 16 - right-sided, and at 9 - bilateral. The diagnosis was established on the basis of clinical and laboratory data and confirmed by the radiological method (radiography, computed tomography). The subjects were determined by the above parameters at each point of the survey. Threshold values were determined by maximizing the sensitivity and specificity indicators for the sample under study (ROC analysis method) (Vlasov V.V. Efficiency of diagnostic studies. M: Medicine, 1988, pp. 104-127). The maximum specificity is achieved in the healthy group of 80.5% and the maximum sensitivity of detection in a patient of at least one focus of pneumonia in the patient group of 83.3% at selected thresholds (Table 1).

Для случая выявления пневмонии экспериментально определено, что акустическим признаком нарушений, связанных с наличием очага пневмонии, является условие превышения параметров f-3дБ и/или f-20дБ вышеприведенных пороговых значений.For the case of detecting pneumonia experimentally determined that an acoustic indication of disorders associated with the presence of hearth pneumonia is a condition exceeding the parameters f -3dB and / or f 20 dB above threshold.

Согласно полученным акустическим параметрам на исследуемой обучающей выборке больных пневмонией и здоровых лиц использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить эффективность акустического выявления очаговых образований в легких человека за счет обнаружения авторами новых, надежных, объективно и автоматически оцениваемых акустических характеристик дыхательных шумов f-3дБ и/или f-20дБ и их пороговых значений.According to the obtained acoustic parameters in the studied training sample of patients with pneumonia and healthy individuals, the use of the proposed method can significantly increase the efficiency of acoustic detection of focal lesions in the lungs of a person by detecting new, reliable, objectively and automatically evaluated acoustic characteristics of respiratory noise f -3dB and / or f -20dB and their threshold values.

Расчетная чувствительность заявляемого способа 83% намного превышает чувствительность субъективной аускультации 45% (Блауэрт И. Пространственный слух. Пер. с нем. И.Д. Гудвица. М.: Энергия, 1978. - 222 с.; Вотчал Б.Е. с соавт. Акустические характеристики стетофонендоскопов и их измерение // Мед. Техника. - 1972 - №2. - с.16-20).The estimated sensitivity of the proposed method 83% is much higher than the sensitivity of subjective auscultation of 45% (Blauert I. Spatial hearing. Translated from German by I.D. Goodwitz. M.: Energy, 1978. - 222 p .; Votchal B.E. et al. Acoustic characteristics of stethophonendoscopes and their measurement // Medical Technology. - 1972 - No. 2. - p.16-20).

Достигнутые значения чувствительности и специфичности предлагаемого способа являются достаточно высокими и позволяют использовать его не только для межрентгеновского мониторинга пневмонического очага, что является ценным, но и для их первичного дорентгеновского выявления.The achieved values of sensitivity and specificity of the proposed method are quite high and allow you to use it not only for inter-x-ray monitoring of the pneumonia, which is valuable, but also for their primary dorentgen detection.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность диагностики очаговых заболеваний легких в клинических условиях, дает возможность применять дистанционно в современных цифровых технологиях (телемедицина), быть дополнительным методом в диагностике долевого и очагового уплотнения легочной ткани, в ряде случае быть альтернативным методом диагностики при многократных исследованиях в силу своей безопасности и отсутствия какого-либо облучения, достаточно доступный в экономическом плане для практического здравоохранения.The proposed method improves the diagnosis of focal lung diseases in clinical conditions, makes it possible to use remotely in modern digital technologies (telemedicine), to be an additional method in the diagnosis of lobar and focal pulmonary tissue densification, and in some cases to be an alternative diagnostic method for repeated studies due to its safety and the absence of any exposure, sufficiently affordable economically for practical health care.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Больной С., 32 лет, поступил в стационар с жалобами на частый кашель с трудноотделяемой мокротой, повышение температуры до фебрильных цифр, вялость, общую слабость. Из анамнеза заболевания: болен 4-е сутки, заболевание началось с повышения температуры до 39°, сухого кашля. Больной был осмотрен терапевтом и направлен в стационар с диагнозом: Внебольничная пневмония, неуточненной этиологии, в нижней доле справа (9, 8 сегмент). Дыхательная недостаточность 1 степени. При поступлении: состояние средней тяжести. Частота дыхания 22 в минуту. Перкуторно: укорочение перкуторного звука в нижних отделах по задней подмышечной и лопаточной линии. По данным компьютерной томографии: При исследовании грудной полости в легких инфильтративные изменения в 8, 9. Заключение: правосторонняя нижнедолевая пневмония (S8, S9).Patient S., 32 years old, was admitted to the hospital with complaints of frequent cough with sputum that was difficult to separate, fever to febrile numbers, lethargy, general weakness. From the anamnesis of the disease: sick on the 4th day, the disease began with fever up to 39 °, dry cough. The patient was examined by a therapist and sent to a hospital with a diagnosis of Community-acquired pneumonia, of unspecified etiology, in the lower lobe on the right (segment 9, 8). Respiratory failure of 1 degree. At admission: a state of moderate severity. Respiratory rate 22 per minute. Percussion: shortening of percussion sound in the lower sections along the rear axillary and scapular line. According to computed tomography: In the study of the chest cavity in the lungs, infiltrative changes in 8, 9. Conclusion: right-sided lower lobe pneumonia (S8, S9).

В каждой точке обследования пациенту в соответствии с заявляемым способом определены параметры f-3дБ, f-20дБ (Табл.1). Величины параметров f-3дБ, f-20дБ сравнены с соответствующими порогами по описанной выше процедуре. В результате в таблице рассчитанных параметров выделены курсивом значения, превышающие пороговые (Табл.2).At each point of the examination, the patient in accordance with the claimed method defined the parameters f -3dB , f -20dB (Table 1). The parameter values f -3dB , f -20dB are compared with the corresponding thresholds according to the procedure described above. As a result, in the table of calculated parameters, italicized values exceeding the threshold (Table 2).

Таблица 2table 2 Акустические параметры по точкам обследования больного С. 32 лет с диагнозом: правосторонняя нижнедолевая пневмония (S8, S9)Acoustic parameters at the points of examination of patient S. 32 years old with a diagnosis of right-sided lower lobe pneumonia (S8, S9) Точка ЗПPO point f-3дБ f -3dB f-20дБ f -20dB 11eleven 234,4234.4 464,8464.8 1212 296,9296.9 539,1539.1 1313 359,4359.4 550,8550.8 14fourteen 289,1289.1 519,5519.5 15fifteen 500,0500,0 707,0707.0 1616 277,3277.3 582,0582.0 1717 472,7472.7 715,1715.1 18eighteen 343,8343.8 589,8589.8 Примечание: ЗП - задняя поверхность; f-3дБ - частота среза «-3» дБ; f-20дБ - частота среза «-20» дБ.Note: ZP - back surface; f -3dB - cutoff frequency "-3"dB; f -20dB - cutoff frequency "-20" dB.

В точках 15 и 17 (Табл.2) обнаруживаются акустические отклонения. С учетом проекции этих точек обследования пациента очевидно, что справа в проекции 8-го, 9-го сегментов имеется зона акустических нарушений. Это согласуется с очагом пневмонии, выявленным в 8, 9 сегментах правого легкого по рентгенологическим данным.At points 15 and 17 (Table 2), acoustic deviations are detected. Given the projection of these points of examination of the patient, it is obvious that on the right in the projection of the 8th, 9th segments there is a zone of acoustic disturbances. This is consistent with the focus of pneumonia detected in 8, 9 segments of the right lung according to x-ray data.

Заявляемый способ при довольно высокой чувствительности (83%) и специфичности (80,5%) совершенно безопасен для обследуемых, не связан с вредными облучениями и весьма прост в реализации. Его основное назначение межрентгеновский мониторинг очаговых образований в легких в амбулаторных условиях. При уточнении пороговых значений заявляемый способ может быть использован при иных скоростях потока вдоха и применении других типов акустических датчиков, в том числе стандартных электронных стетоскопов.The inventive method with a fairly high sensitivity (83%) and specificity (80.5%) is completely safe for the subjects, is not associated with harmful radiation and is very simple to implement. Its main purpose is inter-x-ray monitoring of focal formations in the lungs on an outpatient basis. When specifying threshold values, the inventive method can be used at different inspiratory flow rates and using other types of acoustic sensors, including standard electronic stethoscopes.

Claims (1)

Способ акустической диагностики очаговых образований в легком человека, заключающийся в регистрации основных дыхательных шумов на поверхности грудной клетки, вычислении их спектров, измерении акустических параметров, характеризующих дыхательные шумы, картировании акустических параметров дыхательных шумов по поверхности грудной клетки, сравнении акустических параметров дыхательных шумов с порогом, отделяющим норму от патологии, выявлении локальных патологических участков, отличающийся тем, что при регистрации основные дыхательные шумы вдоха фильтруют в режиме «A», для акустической характеристики дыхательных шумов определяют верхнюю частоту среза спектра по уровню -3 дБ от уровня нижней частоты 10 дБ превышения исследуемого спектра над фоном, измеряемым на задержке дыхания, и верхнюю частоту среза по уровню -20 дБ от среднего значения амплитуды шумов в диапазоне между нижней частотой 10 дБ превышения исследуемого спектра над фоном и частотой среза спектра по уровню -3 дБ, а локальные патологические участки диагностируют: ЗП18 при превышении частотой среза -3 дБ порога 443,6 и/или частотой среза -20 дБ порога 631,1, ЗП17 при превышении частотой среза -3 дБ порога 463,1 и/или частотой среза -20 дБ порога 713,1, ЗП16 при превышении частотой среза -3 дБ порога 451,4 и/или частотой среза -20 дБ порога 631,1, ЗП15 при превышении частотой среза -3 дБ порога 459,2 и/или частотой среза -20 дБ порога 650,6, ЗП14 при превышении частотой среза -3 дБ порога 428,0 и/или частотой среза -20 дБ порога 658,4, ЗП13 при превышении частотой среза -3 дБ порога 392,8 и/или частотой среза -20 дБ порога 664,3, ЗП12 при превышении частотой среза -3 дБ порога 396,7 и/или частотой среза -20 дБ порога 619,4, ЗП11 при превышении частотой среза -3 дБ порога 482,7 и/или частотой среза -20 дБ порога 662,3. A method for the acoustic diagnosis of focal lesions in a human lung, which consists in recording the main respiratory noise on the surface of the chest, calculating their spectra, measuring the acoustic parameters characterizing respiratory noise, mapping the acoustic parameters of respiratory noise on the surface of the chest, comparing the acoustic parameters of respiratory noise with a threshold, separating the norm from pathology, identifying local pathological areas, characterized in that during registration the main respiratory inspiratory noise is filtered in the “A” mode; for the acoustic characteristic of respiratory noise, the upper cut-off frequency of the spectrum is determined from the level of -3 dB from the level of the lower frequency of 10 dB above the background of the spectrum under study, measured by breath holding, and the upper cut-off frequency from -20 dB from the average value of the noise amplitude in the range between the lower frequency of 10 dB above the studied spectrum above the background and the cutoff frequency of the spectrum at the level of -3 dB, and local pathological areas are diagnosed: RF 18 when the cutoff frequency exceeds -3 dB of the threshold 443 , 6 and / or a cutoff frequency of -20 dB threshold 631.1, RFP 17 when the cutoff frequency exceeds -3 dB threshold 463.1 and / or cutoff frequency -20 dB threshold 713.1, RF 16 when the cutoff frequency exceeds -3 dB threshold 451.4 and / or cut-off frequency -20 dB threshold 631.1, RF 15 when exceeding a cutoff frequency of -3 dB threshold 459.2 and / or frequency cut-off -20 dB threshold 650.6, RF 14 when exceeding a cut frequency - 3 dB threshold 428.0 and / or cut-off frequency -20 dB threshold 658.4, RF 13 when the cut-off frequency is -3 dB threshold 392.8 and / or cut-off frequency -20 dB threshold 664.3, RF 12 when the frequency is exceeded a cut-off of -3 dB threshold 396.7 and / or a cut-off frequency of -20 dB p Orog 619.4, ZP 11 when the cutoff frequency exceeds -3 dB threshold 482.7 and / or the cutoff frequency -20 dB threshold 662.3.
RU2012125795/14A 2012-06-20 2012-06-20 Acoustic diagnostic technique for individual's pulmonary focal lesions RU2528653C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125795/14A RU2528653C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Acoustic diagnostic technique for individual's pulmonary focal lesions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125795/14A RU2528653C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Acoustic diagnostic technique for individual's pulmonary focal lesions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012125795A RU2012125795A (en) 2013-12-27
RU2528653C2 true RU2528653C2 (en) 2014-09-20

Family

ID=49785902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012125795/14A RU2528653C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Acoustic diagnostic technique for individual's pulmonary focal lesions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2528653C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4720866A (en) * 1985-09-20 1988-01-19 Seaboard Digital Systems, Inc. Computerized stethoscopic analysis system and method
RU2304928C2 (en) * 2005-10-05 2007-08-27 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Method for acoustic diagnostics of focal alterations in human lungs
RU2314751C2 (en) * 2002-01-10 2008-01-20 Дипбриз Лтд. System for studying and building images of respiratory tracts noise
UA52247U (en) * 2009-12-17 2010-08-25 Институт Гидромеханики Нан Украины method for acoustic diagnostics of lung chronic obstructive disease

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4720866A (en) * 1985-09-20 1988-01-19 Seaboard Digital Systems, Inc. Computerized stethoscopic analysis system and method
RU2314751C2 (en) * 2002-01-10 2008-01-20 Дипбриз Лтд. System for studying and building images of respiratory tracts noise
RU2304928C2 (en) * 2005-10-05 2007-08-27 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Method for acoustic diagnostics of focal alterations in human lungs
UA52247U (en) * 2009-12-17 2010-08-25 Институт Гидромеханики Нан Украины method for acoustic diagnostics of lung chronic obstructive disease

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУПЦОВ Е.Ю. и др., Методы обработки информации о звуках дыхания и их апробация, Вестник инженерной академии украины, N3-4, 2008, с.149-153, найдено из интернет: http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/Viau/2008_3_4/pdf/METOBRIN.pdf. KORENBAUM V.I. et al., Acoustical diagnostics of human respiratory system based on estimation of spectral features of transmitted voice sounds, XVI Session of the Russian Acoustical Society, 2005, найдено из интернет: http://www.akin.ru/Docs/Rao/Ses16/M09.PDF *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012125795A (en) 2013-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4504383B2 (en) Method and system for analyzing respiratory tube airflow
Homs-Corbera et al. Time-frequency detection and analysis of wheezes during forced exhalation
JP5878926B2 (en) Apparatus and method for diagnosing obstructive sleep apnea
CN107397554B (en) Deriving personal chest parameters of a subject
US20080281219A1 (en) Method and System for Assessing Lung Condition and Managing Mechanical Respiratory Ventilation
Gavriely et al. Respiratory health screening using pulmonary function tests and lung sound analysis
JP2006068533A (en) Lung function diagnostic device using ultrasound and lung function diagnostic method using the same
Tabata et al. A novel method for detecting airway narrowing using breath sound spectrum analysis in children
US20160361012A1 (en) Methods and applications for detection of breath flow and the system thereof
Korenbaum et al. Technology of human pulmonary function testing by means of tracheal forced expiratory noises analysis
RU2354285C1 (en) Acoustic spectral analysis of obstructive pulmonary diseases
Faria et al. Assessment of respiratory mechanics in patients with sarcoidosis using forced oscillation: correlations with spirometric and volumetric measurements and diagnostic accuracy
Lev et al. Computerized lung acoustic monitoring can help to differentiate between various chest radiographic densities in critically ill patients
Mazic et al. Analysis of respiratory sounds in asthmatic infants
WO2018096335A1 (en) Apparatus comprising a nasal airflow sensing device and a computing system
Dehkordi et al. Assessment of respiratory flow and efforts using upper-body acceleration
RU2528653C2 (en) Acoustic diagnostic technique for individual's pulmonary focal lesions
Messner et al. Respiratory airflow estimation from lung sounds based on regression
Korenbaum et al. Human forced expiratory noise. Origin, apparatus and possible diagnostic applications
Zhang et al. Digital signal processing and analysis of cardiopulmonary audio using a multi-channel stethograph system
RU2304928C2 (en) Method for acoustic diagnostics of focal alterations in human lungs
RU2368307C1 (en) Method of bronchial obstruction diagnostics
Peters et al. Oscillometry for lung function testing
Khodaie et al. Design and Implementation of an Apparatus for Respiratory Parameters Estimation Based on Acoustic Methods
Pochekutova et al. Duration of tracheal sound recorded during forced expiration: from a model to establishing standards

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant