RU2654613C1 - Method for control of the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary disease at home - Google Patents
Method for control of the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary disease at home Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654613C1 RU2654613C1 RU2017119591A RU2017119591A RU2654613C1 RU 2654613 C1 RU2654613 C1 RU 2654613C1 RU 2017119591 A RU2017119591 A RU 2017119591A RU 2017119591 A RU2017119591 A RU 2017119591A RU 2654613 C1 RU2654613 C1 RU 2654613C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- duration
- respiratory system
- state
- forced
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для неинвазивной диагностики патологий органов дыхания в пульмонологии и удаленного мониторирования состояния дыхательной системы человека.The invention relates to medicine and can be used for non-invasive diagnosis of respiratory pathologies in pulmonology and remote monitoring of the human respiratory system.
Контроль и мониторинг состояния дыхательной системы у больных такими обструктивными заболеваниями легких, как бронхиальная астма (БА) и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) на дому представляет важную задачу для выявления динамики состояния органов дыхания и принятия решения о дополнительных терапевтических мероприятиях.Monitoring and monitoring the state of the respiratory system in patients with obstructive pulmonary diseases such as bronchial asthma (BA) and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) at home is an important task to identify the dynamics of the state of the respiratory system and decide on additional therapeutic measures.
С этой целью чаще всего используют потоко-объемные методы и измеряют спирометрические показатели вентиляционной функции легких. Например, с помощью индивидуальных механических пикфлоуметров (http://mpr-med.com/a260371-pikfluometr-raznovidnosti-pravilnoe.html) измеряют пиковую объемную скорость потока (ПОС) - параметра, по изменению которого контролируют состояние больного. Несмотря на то, что это простой способ, информация им предоставляемая не является достаточной для экспресс-оценки состояния больных, поскольку показатель ПОС не дает полной картины состояния больного. Кроме того, пикфлоуметр требуют гигиенического санитарного ухода (чистка, промывка).For this purpose, flow-volumetric methods are most often used and spirometric indicators of the ventilation function of the lungs are measured. For example, using individual mechanical peak flow meters (http://mpr-med.com/a260371-pikfluometr-raznovidnosti-pravilnoe.html), peak volumetric flow rate (POS) is measured, a parameter by which the patient's condition is monitored. Despite the fact that this is a simple method, the information provided to them is not sufficient for rapid assessment of the condition of patients, since the PIC indicator does not provide a complete picture of the patient's condition. In addition, the peak flow meter requires hygienic hygiene (cleaning, flushing).
Для той же цели применяют электронные малогабаритные индивидуальные электронные спирометры, которые измеряют большее число параметров вентиляционной функции и отображают их на экране. Например, известен астмамонитор AM1 фирмы Jaeger (http://jaeger.com.ua/index_5.htm), который вычисляет объем форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1) и форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ) - параметры, по изменению которых и их отношения (ОФВ1/ФЖЕЛ) контролируют состояние больного.For the same purpose, electronic small-sized individual electronic spirometers are used, which measure a larger number of parameters of the ventilation function and display them on the screen. For example, the Jaeger asthma monitor AM1 (http://jaeger.com.ua/index_5.htm) is known, which calculates the volume of forced expiration in 1 s (FEV1) and the forced vital capacity of the lungs (FVC) - parameters by the change of which and their relations (FEV 1 / FVC) monitor the patient's condition.
Недостаток потоко-объемных методов (спирометрии) состоит в невысокой чувствительности к изменениям состояния вентиляционной функции, достаточно высокой стоимости устройства и сложностей эксплуатации, требующих гигиенического обслуживания.The disadvantage of flow-volumetric methods (spirometry) is the low sensitivity to changes in the state of the ventilation function, the rather high cost of the device and the operational difficulties requiring hygienic maintenance.
Известен бесконтактный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости путем регистрации звуков кашля микрофоном, устанавливаемым у рта больного в плоскости выходящего воздуха, и последующим спектральным анализом звуков кашля по полосам низких (100-300 Гц), средних (300-600 Гц) и высоких (600-5000 Гц) частот. Вывод о нарушении бронхиальной проводимости делают при значении доли относительной энергии высоких частот выше 65% (п. РФ №2254054 С1).A non-contact method is known for diagnosing impaired bronchial obstruction by recording cough sounds with a microphone installed at the patient’s mouth in the plane of the outgoing air, and subsequent spectral analysis of cough sounds in the low (100-300 Hz), medium (300-600 Hz) and high (600- 5000 Hz) frequencies. The conclusion about the violation of bronchial conduction is made when the value of the proportion of the relative energy of high frequencies is higher than 65% (Section RF No. 2254054 C1).
Известны контактные методы регистрации интенсивности дыхательного шума с использованием высокочувствительного микрофона, устанавливаемого на область гортани, например, п.п. РФ №2173536 C1, 2360599 С1, п. №120557 U1, или на грудную клетку в одну из стандартных точек аускультации, например, п. РФ №66174 U1.Known contact methods for recording the intensity of respiratory noise using a highly sensitive microphone mounted on the larynx, for example, p.p. RF №2173536 C1, 2360599 C1, item No. 120557 U1, or on the chest in one of the standard points of auscultation, for example, item RF №66174 U1.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ контроля состояния дыхательной системы человека по продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц, которую определяют по огибающей шумового процесса (п. РФ №2405429 С1). Способ включает установку на поверхность шеи акустического датчика в виде малогабаритного электретного микрофона со стетоскопической насадкой, регистрацию колебательных смещений тканей тела на шее, создаваемых шумами форсированного выдоха, запись сигнала и его обработку в компьютере, снабженном программой для вычисления продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц. По изменению продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц в сравнении с предыдущими измерениями (отклонение показателя) оценивают динамику состояния дыхательной системы. Причем при превышении отклонения показателя индивидуального порога принимают решение о значимом ухудшении состояния дыхательной системы.Closest to the claimed technical essence is a method of monitoring the state of the human respiratory system by the duration of forced expiratory noise in the frequency band 200-2000 Hz, which is determined by the envelope of the noise process (Section RF No. 2405429 C1). The method includes installing an acoustic sensor in the form of a small electret microphone with a stethoscopic nozzle on the neck surface, registering vibrational displacements of body tissues on the neck created by forced expiratory noise, recording the signal and processing it in a computer equipped with a program for calculating the duration of forced expiratory noise in a frequency band of 200 -2000 Hz. The change in the duration of the forced expiratory noise in the frequency band 200-2000 Hz in comparison with previous measurements (deviation of the indicator) assesses the dynamics of the state of the respiratory system. Moreover, if the deviation of the individual threshold indicator is exceeded, a decision is made on a significant deterioration in the state of the respiratory system.
Способ сложен для использования в домашних условиях, требует применения специализированного датчика, содержащего электретный микрофон определенного типа со стетоскопической насадкой особой формы и размеров, является недостаточно электробезопасным из-за контакта с телом человека.The method is difficult to use at home, requires the use of a specialized sensor containing an electret microphone of a certain type with a stethoscopic nozzle of a special shape and size, is not sufficiently electrically safe due to contact with the human body.
Техническая проблема состоит в разработке способа контроля состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких, который был бы пригоден для осуществления в домашних условиях.The technical problem consists in developing a method for monitoring the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary diseases, which would be suitable for implementation at home.
Проблема решается предлагаемым способом контроля состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких на дому по продолжительности шумов форсированного выдоха, определяемой по огибающей шумового процесса в полосе частот 200-2000 Гц, при котором акустическим датчиком, чувствительным элементом которого является преобразователь звукового давления, без контакта с телом человека осуществляют регистрацию звукового давления вне зоны выдыхаемого при форсированном выдохе потока воздуха, регистрацию полученного сигнала шумов форсированного выдоха, вычисление продолжительности шумов форсированного выдоха, оценку отклонения показателя продолжительности от результатов фонового измерения в состоянии ремиссии заболевания, сравнение полученного отклонения с индивидуальным порогом, определяемым по серии фоновых измерений, и при превышении отклонения показателя продолжительности шумов индивидуального порога принимают решение об ухудшении состояния дыхательной системы.The problem is solved by the proposed method for monitoring the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary diseases at home by the duration of forced expiratory noise, determined by the envelope of the noise process in the frequency band 200-2000 Hz, in which the acoustic sensor, the sensitive element of which is the sound pressure transducer, without contact with the body people carry out registration of sound pressure outside the zone of expired air flow during forced expiration, registration of the received signal of forced expiration, calculating the duration of forced expiratory noise, assessing the deviation of the duration indicator from the results of a background measurement in a state of remission of the disease, comparing the deviation with an individual threshold determined by a series of background measurements, and if the deviation of the duration indicator of an individual threshold is exceeded, a decision is made about the deterioration respiratory system.
При этом превышение отклонения показателя продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц индивидуального порога, свидетельствующее о значимом ухудшении состояния дыхательной системы, служит основанием для изменения терапии, например увеличения дозы ингаляционных гормональных препаратов у больных БА и ХОБЛ.In this case, an excess of the deviation of the indicator of the duration of forced expiratory noise in the frequency band 200-2000 Hz of the individual threshold, indicating a significant deterioration in the state of the respiratory system, is the basis for a change in therapy, for example, an increase in the dose of inhaled hormonal drugs in patients with asthma and COPD.
В отличие от прототипа, в котором для вычисления продолжительности дыхательных шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц используют регистрацию акустическим датчиком колебательного смещения тканей тела на поверхности шеи, что требует специализированного датчика, содержащего помимо электретного микрофона стетоскопическую насадку особой формы и размеров, которую устанавливают на шею человека с обеспечением механического контакта с телом, в предлагаемом устройстве продолжительность шумов форсированного выдоха определяют по измерению звукового давления, создаваемого шумами форсированного выдоха в воздушной среде, окружающей тело человека, вне зоны выдыхаемого человеком потока воздуха и без контакта с телом человека, что повышает электробезопасность способа, значительно упрощает его применение в домашних условиях, поскольку позволяет, например, использовать в качестве акустического датчика обычный малогабаритный микрофон, подключенный к цифровому устройству, жесткий диск которого снабжен программой записи сигнала и вычисления продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц.In contrast to the prototype, in which for calculating the duration of respiratory sounds of forced expiration in the frequency range 200-2000 Hz, the acoustic sensor records the vibrational displacement of body tissues on the neck surface, which requires a specialized sensor containing, in addition to the electret microphone, a stethoscopic nozzle of a special shape and size, which set on the neck of a person with mechanical contact with the body, in the proposed device, the duration of the forced expiratory noise is determined the measurement of sound pressure generated by the noise of forced expiration in the air surrounding the human body, outside the human expired air stream and without contact with the human body, which increases the electrical safety of the method, greatly simplifies its use at home, because it allows, for example, to be used in as an acoustic sensor, a conventional small-sized microphone connected to a digital device, the hard disk of which is equipped with a program for recording a signal and calculating the duration of noise forced expiratory in the frequency band 200-2000 Hz.
Для упрощения и удешевления способа контроля на дому запись шумов форсированного выдоха может быть осуществлена с использованием микрофона, встроенного в сотовый телефон, который одновременно позволяет передать записанный сигнал шумов форсированного выдоха и/или результат вычисления продолжительности шумов форсированного выдоха по системе Интернет или блютуз на цифровое устройство в специализированный центр или поликлинику, или прямо лечащему врачу. Такой способ позволит осуществлять контроль за состоянием больного в режиме отдаленного мониторинга и при необходимости вмешаться с целью превентивной терапевтической помощи.To simplify and reduce the cost of the control method at home, forced expiratory noise can be recorded using a microphone built into a cell phone, which simultaneously allows you to transmit the recorded forced expiratory noise signal and / or the result of calculating the duration of forced expiratory noise via the Internet or bluetooth to a digital device to a specialized center or clinic, or directly to your doctor. This method will allow you to monitor the patient’s condition in the remote monitoring mode and, if necessary, intervene with the aim of preventive therapeutic care.
Возможность использования звукового давления шумов форсированного выдоха, записанного малогабаритным микрофоном, установленным без контакта с телом человека, вне зоны выдыхаемого при форсированном выдохе потока воздуха для вычисления продолжительности шумов в полосе частот 200-2000 Гц была доказана на основании проведенных заявителем экспериментальных исследований.The possibility of using the sound pressure of the forced expiratory noise recorded by a small-sized microphone, installed without contact with the human body, outside the expired air stream during forced expiration to calculate the duration of noise in the frequency band 200-2000 Hz was proved on the basis of experimental studies conducted by the applicant.
В ходе этих исследований шумы форсированного выдоха (ФВ) регистрировали на 26 добровольцах обоего пола. Запись шумов ФЗ производилась синхронно электретным микрофоном (W62A) со стетоскопической насадкой, установленным на боковую поверхность шеи, и однотипным петличным микрофоном (W62A) с клипсой. Стетоскопический датчик устанавливался на боковую поверхность шеи над трахеей, придерживался рукой самого обследуемого и измерял колебательные смещения тканей тела. Микрофон с клипсой закреплялся непосредственно на воротнике рубашки обследуемого и измерял звуковое давление в воздушной среде вне зоны выдыхаемого воздуха. Оба микрофона были подключены к стереовходу микрофонного канала профессиональной выносной звуковой карты Transit (М-Audio). Запись производилась по двум каналам в программе SpectraPlus (SounTech) с частотой дискретизации 8000 Гц.During these studies, forced expiratory noise (VF) was recorded in 26 volunteers of both sexes. The noise of the FZ was recorded synchronously with an electret microphone (W62A) with a stethoscopic attachment mounted on the side of the neck and the same type lapel microphone (W62A) with a clip. A stethoscopic sensor was mounted on the lateral surface of the neck above the trachea, adhered to the hand of the subject and measured the vibrational displacements of body tissues. A microphone with a clip was fixed directly on the collar of the shirt of the subject and measured the sound pressure in the air outside the zone of exhaled air. Both microphones were connected to the stereo input of the microphone channel of a professional remote Transit sound card (M-Audio). Recording was performed on two channels in the SpectraPlus program (SounTech) with a sampling frequency of 8000 Hz.
Далее записи были преобразованы в формат звуковых файлов *.wave. Для каждого добровольца проводилось 3 записи маневра ФВ. Для каждой записи была вычислена продолжительность шумов ФВ в полосе частот 200-2000 Гц с помощью разработанного ранее программного обеспечения (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). Величины продолжительности шумов ФВ в полосе частот 200-2000 Гц, полученные обоими трактами, были сравнены с помощью непараметрического теста Вилкоксона для зависимых выборок (Statistica 6, StatSoft). Результат теста представлен в таблице (значимыми признавались различия при р<0.05).Further, the recordings were converted to the * .wave sound file format. For each volunteer, 3 recordings of the PV maneuver were carried out. For each recording, the duration of PV noise in the frequency band 200-2000 Hz was calculated using previously developed software (Korenbaum V.I., Tagiltsev A.A., Kostiv A.E., Gorovoi S.V., Pochekutova I.A. ., Bondar G.N. Acoustic equipment for the study of human respiratory sounds // Instruments and experimental equipment, 2008. V. 51, No. 2, P. 147-154). The values of the duration of PV noise in the frequency band 200–2000 Hz obtained by both paths were compared using the nonparametric Wilcoxon test for dependent samples (Statistica 6, StatSoft). The test result is presented in the table (differences at p <0.05 were recognized as significant).
Как следует из таблицы, величины продолжительности шумов ФВ в полосе частот 200-2000 Гц, измеренные обоими трактами, статистически не различаются, и, следовательно, контроль индивидуальной продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц у обследуемых на дому по измерению звукового давления, создаваемого шумами форсированного выдоха в воздушной среде, окружающей тело человека, вне зоны выдыхаемого человеком потока воздуха, обладает теми же диагностическими характеристиками, что и прототип, при этом заявляемый способ безопаснее и проще при использовании.As follows from the table, the magnitude of the duration of PV noise in the frequency band 200-2000 Hz, measured by both paths, does not statistically differ, and, therefore, the control of the individual duration of forced expiratory noise in the frequency band 200-2000 Hz in examined at home by measuring sound pressure created by the noise of forced expiration in the air surrounding the human body, outside the area exhaled by a human air stream, has the same diagnostic characteristics as the prototype, while the inventive method b safer and easier to use.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017119591A RU2654613C1 (en) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | Method for control of the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary disease at home |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017119591A RU2654613C1 (en) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | Method for control of the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary disease at home |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2654613C1 true RU2654613C1 (en) | 2018-05-21 |
Family
ID=62202383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017119591A RU2654613C1 (en) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | Method for control of the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary disease at home |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2654613C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2301621C1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-06-27 | Департамент промышленности и науки Пермской области | Method for diagnosing bronchial obstruction syndrome |
| RU2405429C1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-10 | Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Method of controlling state of ventilation function of human lungs under unfavourable impact |
| WO2014147507A1 (en) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | Koninklijke Philips N.V. | Post-hospital-discharge copd-patient monitoring using a dynamic baseline of symptoms/measurements |
| US20160081651A1 (en) * | 2014-09-22 | 2016-03-24 | Soonchunhyang University Industry Academy Cooperation Foundation | Apparatus and method for estimating breathing rate using microphone |
| WO2016170005A1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-10-27 | Resmed Sensor Technologies Limited | Detection and identification of a human from characteristic signals |
-
2017
- 2017-06-05 RU RU2017119591A patent/RU2654613C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2301621C1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-06-27 | Департамент промышленности и науки Пермской области | Method for diagnosing bronchial obstruction syndrome |
| RU2405429C1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-10 | Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Method of controlling state of ventilation function of human lungs under unfavourable impact |
| WO2014147507A1 (en) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | Koninklijke Philips N.V. | Post-hospital-discharge copd-patient monitoring using a dynamic baseline of symptoms/measurements |
| US20160081651A1 (en) * | 2014-09-22 | 2016-03-24 | Soonchunhyang University Industry Academy Cooperation Foundation | Apparatus and method for estimating breathing rate using microphone |
| WO2016170005A1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-10-27 | Resmed Sensor Technologies Limited | Detection and identification of a human from characteristic signals |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОСТИВ А.Е. Аппаратно-программный комплекс и способы оценки параметров сигналов для анализа дыхательных звуков человека. Автореф. дисс. Владивосток, 23 с. DAFNA E. Automatic detection of whole night snoring events using non-contact microphone. PLoS One. 2013 Dec 31; 8 (12): е84139. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nam et al. | Estimation of respiratory rates using the built-in microphone of a smartphone or headset | |
| Brashier et al. | Measuring lung function using sound waves: role of the forced oscillation technique and impulse oscillometry system | |
| JP5878926B2 (en) | Apparatus and method for diagnosing obstructive sleep apnea | |
| Penzel et al. | The use of tracheal sounds for the diagnosis of sleep apnoea | |
| CA2872785C (en) | Sound-based spirometric devices, systems, and methods | |
| JP4504383B2 (en) | Method and system for analyzing respiratory tube airflow | |
| Cichero et al. | Detection of swallowing sounds: methodology revisited | |
| CN103167828B (en) | For diagnosing the method and apparatus of the obstructive sleep apnea of clear-headed patient | |
| Bednarek et al. | Current place of impulse oscillometry in the assessment of pulmonary diseases. | |
| US5058600A (en) | Graphical readout of laryngotracheal spectra and airway monitor | |
| CN107529991A (en) | For the heart of detection object and/or the equipment, system and method for respiratory disorder | |
| JP5508517B2 (en) | Body sound inspection apparatus, body sound inspection method, program, and integrated circuit | |
| JP2001505085A (en) | Phonopneograph system | |
| JP2004512066A (en) | Acoustic detection of respiratory conditions | |
| US10004452B2 (en) | System and methods for estimating respiratory airflow | |
| RU2354285C1 (en) | Acoustic spectral analysis of obstructive pulmonary diseases | |
| US20090171221A1 (en) | System apparatus for monitoring heart and lung functions | |
| Sovijärvi et al. | Averaged and time-gated spectral analysis of respiratory sounds: repeatability of spectral parameters in healthy men and in patients with fibrosing alveolitis | |
| Mazic et al. | Analysis of respiratory sounds in asthmatic infants | |
| Penzel et al. | Physics and applications for tracheal sound recordings in sleep disorders | |
| WO2018096335A1 (en) | Apparatus comprising a nasal airflow sensing device and a computing system | |
| RU2654613C1 (en) | Method for control of the state of the respiratory system of patients with obstructive pulmonary disease at home | |
| Muthusamy et al. | An overview of respiratory airflow estimation techniques: Acoustic vs non-acoustic | |
| RU177408U1 (en) | PORTABLE DEVICE FOR MONITORING THE RESPIRATORY SYSTEM OF PATIENTS WITH OBSTRUCTIVE LUNG DISEASES AT HOME | |
| JP2019088392A (en) | Lung function examination device |