ES2264129T3 - Estetoscopio electronico. - Google Patents

Abstract

ESTETOSCOPIO ELECTRONICO INTEGRADO POR UN TRANSDUCTOR, UN AMPLIFICADOR Y UN AURICULAR QUE ESTARA MEJOR ADAPTADO A LOS HABITOS DE USO DE LOS DOCTORES CUANDO SE SUMINISTRA CON FILTROS QUE IMITAN LA FUNCION DE TRANSFERENCIA DE ESTETOSCOPIOS ACUSTICOS. POR TANTO, LAS SEÑALES ESCUCHADAS SE CORRESPONDERAN CON AQUELLAS APRENDIDAS, Y POR TANTO SE PODRAN UTILIZAR COMPLETAMENTE LAS VENTAJAS DE UNA MAYOR AMPLIFICACION Y ELIMINACION DE RUIDO. POR LO QUE EXISTE LA POSIBILIDAD DE UN PROCESO DE SEÑAL DIGITAL EXTENDIDO QUE ADEMAS PUEDE COMPENSAR LA PERDIDA AUDITIVA DE CADA DOCTOR EN CONCRETO.

Description

Estetoscopio electrónico.

La presente invención se refiere a un estetoscopio electrónico del tipo que comprende un transductor de vibraciones, un amplificador y una disposición de auriculares.

Los médicos utilizan los estetoscopios para escuchar sonidos producidos por el organismo, particularmente el corazón y los pulmones. Los fenómenos que se pretenden escuchar emiten sonidos con frecuencias comprendidas entre menos de 16 Hz y aproximadamente hasta 8 kHz, pero se produce una considerable filtración de paso bajo cuando estos sonidos atraviesan los tejidos y la piel. La piel actúa como transmisor de aquellas señales que posteriormente son accesibles. La construcción del estetoscopio asegura que, en cada momento, se escuche únicamente una pequeña superficie de la piel y que se amortiguen los sonidos exteriores del recinto, con lo que se mejora, hasta cierto punto, la relación señal/ruido. Los médicos se ejercitan activamente en el uso de los estetoscopios, pudiendo aumentar su capacidad para distinguir señales en el ruido de fondo en 15 dB aproximadamente. Esto es así en todo el mundo, y se puede afirmar que el estetoscopio es una herramienta universal. Sin embargo, su valor y/o rendimiento para los usuarios han descendido, debido al desarrollo técnico de la sociedad. En la práctica, el aumento del ruido de las máquinas, particularmente en los hospitales, hace que las señales permanezcan por debajo o, como máximo, en el límite inferior de la capacidad de audición humana. A esto debe añadirse el hecho de que personas cada vez más jóvenes sufren pérdidas auditivas en el momento en el que emprenden su formación en medicina, de tal modo que, en la práctica, el estetoscopio ha alcanzado su límite de rendimiento.

Se ha observado, desde hace mucho tiempo, que un estetoscopio acústico tradicional introduce muchas distorsiones lineales en la transmisión de la señal, particularmente debido a la posibilidad de que surjan ondas estacionarias en los tubos largos. Expresándolo de otro modo, se puede afirmar que la mala respuesta a los impulsos provoca una fuerte distorsión de la reproducción temporal de las señales. Tradicionalmente, existen diversas construcciones de estetoscopios, y cada una de ellas presenta su función de transferencia característica e individual, y hasta cierto punto se puede obtener, cambiando el estetoscopio acústico, una representación más nítida de un determinado fenómeno acústico. Sin embargo, generalmente la confianza de los médicos al utilizar los estetoscopios es tan grande, particularmente cuando utilizan el estetoscopio al que se han acostumbrado, que el problema de la respuesta al impulso no ha sido considerado como un impedimento para la utilización de estetoscopios acústicos.

Por este motivo, todavía no ha resultado atractiva la utilización de un estetoscopio electrónico, aunque el mismo ofrece la posibilidad de una amplificación activa hasta el nivel deseado. A pesar de que existen posibilidades adicionales muy perfeccionadas para adaptar la sensibilidad de un transductor de vibraciones al cuerpo sobre el que se realizan mediciones, y a pesar de que los auriculares con un amortiguamiento elevado pueden actuar mejor como aislantes frente al ruido del entorno que los auriculares convencionales de un estetoscopio tradicional, un estetoscopio electrónico sigue despertando reticencias, particularmente porque "ya no suenan como antes" debido a la banda de frecuencia más ancha y, en consecuencia, al mayor contenido en ruido. La capacidad para distinguir fenómenos, que el médico ha aprendido laboriosamente, ya no sirve. El documento US-A-4 598 417 da a conocer un estetoscopio electrónico que comprende un transductor de vibraciones, un amplificador y una disposición de auriculares.

Se ha detectado el hecho de que existe una necesidad de amplificar ciertas zonas de frecuencias, en relación con aquellas que se reproducen efectivamente por un estetoscopio acústico. En el documento US 5.003.605 se describe una construcción conocida para un estetoscopio electrónico, que lleva a cabo electrónicamente una acentuación de estas zonas de frecuencia más amplias y lleva a cabo una conversión de frecuencias para zonas de frecuencia muy baja. De este modo, ciertos fenómenos se detectan con mayor claridad. Además, el estetoscopio está conectado a electrodos y circuitos electrocardiográficos para el reconocimiento del complejo QRS, para que las señales que representan la actividad eléctrica del corazón puedan transmitirse al oído simultáneamente con los sonidos del corazón, de tal modo que se puede evaluar la relación temporal de los sonidos con respecto al ciclo del corazón.

En la invención, se ha observado que es posible obtener un estetoscopio considerablemente perfeccionado que presenta las ventajas tanto de una mayor amplificación como de un análisis experto por parte de un médico, el cual no se verá confundido por un sonido característico modificado, ya que en el recorrido de señal de un estetoscopio, por lo demás lineal y electrónico, se encuentra conectado un filtro con una función de transferencia de impulsos que corresponde, como mínimo, a un estetoscopio acústico conocido. Esto significa que, en este caso, las relaciones temporales se reproducen como si se transmitieran a través de dicho estetoscopio acústico. De este modo, de un modo muy ventajoso, se obtiene una interacción entre el hombre y el equipo auxiliar. Mediante una comparación A/B entre el sonido lineal y el sonido simulado de estetoscopio, se pueden reconocer ciertos fenómenos que, en la estetoscopia tradicional, no eran tan nítidos. Además, existe una posibilidad de que diversos médicos discutan sobre un mismo fenómeno mediante auscultación simultánea, ya que se pueden conectar diversos auriculares a un único amplificador con filtro.

Resulta evidente que, con el acceso a la tecnología moderna, se utilizará filtración digital, ya que permite la reprogramación sin una prolongada calibración. Esto abre también posibilidades para que el estetoscopio electrónico almacene funciones de transferencia de filtro que corresponden a los tipos de estetoscopio conocidos más habituales (cúpula pequeña y grande, con o sin membrana), a efectos de que el médico que lo utiliza únicamente deba seleccionar la función de filtro que se corresponde mejor con el tipo de estetoscopio con el que este médico en particular se ha ejercitado en mayor medida, o que, según las enseñanzas tradicionales, se considera más adecuado a la tarea en cuestión. A este respecto, también será factible que el procesamiento digital de señales adapte el filtro a la señal, obteniéndose una mejora real en la relación señal/ruido.

Durante la utilización del procesamiento digital de señales, el estetoscopio según una realización de la invención contiene medios de reconocimiento de patrones para la señal acústica, para una reducción adaptativa del ruido procedente del entorno, así como para la eliminación de señales repetitivas en la señal auscultada. De este modo, por ejemplo, el sonido de los latidos del corazón se puede reducir cuando se auscultan los pulmones, o se puede reducir el sonido del corazón de la madre mientras se lleva a cabo una auscultación fetal.

Similarmente, otra realización establece una referencia para el sonido del corazón, utilizándose los medios de reconocimiento de patrones para eliminar, respectivamente, para acentuar partes de señales repetitivas en la señal escuchada. De este modo, resulta posible diagnosticar sonidos debidos a enfermedades del corazón y de las arterias circundantes, activándose una "función de ventana", en la que únicamente se escucha una parte de un ciclo del corazón, por ejemplo, la sístole. Correspondientemente, uno se puede sincronizar con la respiración al llevar a cabo un examen de las vías respiratorias/pulmones.

Por el hecho de que, en la invención, se ha observado que resulta posible y extremadamente ventajoso llevar a cabo un procesamiento de la señal en el paso desde el transductor al oído, se permite similarmente la posibilidad de que un procesamiento de señales adicional pueda mejorar los análisis realizados mediante estetoscopio. Como ejemplo, se puede mencionar el hecho de que el estetoscopio electrónico se puede adaptar a la pérdida auditiva individual del médico, por ejemplo, habiéndola medido objetivamente y habiéndola convertido en una función de transferencia que se almacena en el estetoscopio electrónico según la invención. En conexión con este hecho, se pueden incluir limitaciones dinámicas, de tal modo que no se sobrepasa determinada presión de sonido, posiblemente sólo en determinadas bandas de frecuencia. Además, resulta ventajoso llevar el sonido al oído lo más cerca al canal auditivo posible, ya que no existe ninguna influencia adicional en la señal que ha sido corregida en etapas anteriores. En el caso de comparaciones A/B entre sonido compensado y sonido no compensado, una limitación dinámica de este tipo será similarmente importante.

Con el objetivo de impedir los ruidos perturbadores que se producen durante el movimiento del transductor de medición del estetoscopio de un lugar a otro, posiblemente durante el frotamiento sobre la piel, el estetoscopio según la invención está dotado de un control automático de amplificación, de tal modo que se preserva la sensibilidad del oído, ya que no se ve sometido a sonidos fuertes y bruscos.

Dado que la construcción de filtros digitales es tan flexible, resulta sencillo y económicamente justificable llevar a cabo un ajuste individual para cada uno de los oídos de un médico, de tal modo que existen dos canales o un canal multiplexado con filtros. Aparte de esto, únicamente se requerirán dos transductores y dos preamplificadores para obtener un estetoscopio electrónico estereofónico, ya que los transductores se pueden colocar de tal modo sobre un cuerpo a examinar que la producción de sonido aparece espacial a través de los auriculares.

Otro perfeccionamiento de la funcionalidad del estetoscopio electrónico se consigue si se puede convertir en modalidad "manos libres" ("hands-free"). Esto se obtiene de un modo ventajoso estableciendo una conexión sin cables (de alta frecuencia, de baja frecuencia u óptica) entre la parte del transductor y la parte de los auriculares. De este modo, se permite la escucha directa a la vez que otro oyente sólo necesita su propio auricular con un receptor para la conexión sin cables. En función del grado de procesamiento personal de la señal que se debe llevar a cabo en el estetoscopio electrónico (ver arriba), la interfaz entre lo que debe encontrarse dentro del transmisor central y lo que debe encontrarse dentro del auricular se selecciona en la planificación del sistema. Para que un sistema esté completo, también será relevante introducir un canal de voz, es decir, un micrófono con amplificador y transmisor en el que puedan hablar tanto la gente circundante como los propios médicos equipados con micrófono, de tal modo que la voz está acoplada a los auriculares mediante conexión sin cables, con lo que resulta posible la comunicación con los médicos o, como mínimo, la colocación de llamadas de emergencia, incluso aunque estén completamente aislados del mundo exterior debido a los auriculares.

El funcionamiento totalmente en modo de manos libres sólo será posible si la parte del transductor puede permanecer autónomamente sobre la piel del paciente. Particularmente, en los departamentos neonatales, se conoce la utilización de correas, pero esto únicamente crea proximidad, y no necesariamente un contacto seguro y uniforme con la piel. En conexión con la invención, se ha observado como ventajoso adherir la parte del transductor mediante succión por parte de una pequeña bomba de vacío, con lo que también se obtiene una distensión calibrada de la piel, obteniéndose de este modo un contacto más reproducible. Alternativamente, puede ser una ventaja particular, en conexión con un transductor de aceleración, la utilización de una cinta adhesiva de doble cara. Correspondientemente, una parte de transductor separada se puede diseñar de tal modo que se pueda sujetar por debajo de una cinta de medición de la presión sanguínea.

Un perfeccionamiento de este tipo en la reproductibilidad constituye un requisito previo para obtener un resultado significativo cuando se almacena un sonido determinado durante un examen, a efectos de compararlo con otro sonido correspondiente determinado posteriormente. Este sonido se puede repetir cíclicamente según los requerimientos, de tal modo que las características débilmente representadas se pueden identificar con mayor facilidad. Se puede almacenar electrónicamente una serie de este tipo de sonidos con el objetivo de llevar a cabo comparaciones A/B. Es bastante factible el almacenamiento de un sonido individual, establecido para un paciente en un medio conectado al fichero, pudiéndose reproducir en un examen posterior para llevar a cabo una comparación concreta y, en consecuencia, obtener una evaluación mucho más precisa de cierto desarrollo, incluso aunque los exámenes sean llevados a cabo independientemente por parte de médicos distintos. Este sonido también se puede almacenar en el propio estetoscopio, y se puede recuperar introduciendo un código. Sería especialmente relevante almacenar el sonido no filtrado que, durante la comparación, será sometido a la misma filtración que el sonido directo del estetoscopio según el principio básico de la invención. En consecuencia, puede resultar conveniente que el estetoscopio contenga almacenado cierto número de sonidos estándares que se pueden recuperar para la identificación y/o caracterización de un sonido nuevo.

En caso de que se desee realizar la transición de un estetoscopio, en particular a un estetoscopio electrónico, de forma particularmente poco problemática para un médico en concreto, se puede medir su estetoscopio particular con el objetivo de obtener su función de transferencia, estableciéndose y almacenándose en el estetoscopio electrónico una función de filtro que se corresponde de forma muy precisa con dicho estetoscopio. Se puede obtener un "desaprendizaje" progresivo de los hábitos adquiridos almacenando también una serie de funciones de filtro correspondientes con resonancias y antirresonancias progresivamente menos pronunciadas, considerado todo ello como una transferencia progresiva a la amplificación lineal. Llevando a cabo un programa de entrenamiento, será posible obtener una adaptación completa a la utilización exclusiva de amplificación lineal.

La invención se describirá con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos, en los que

la figura 1 muestra una función de transferencia típica de un estetoscopio tradicional,

la figura 2 muestra un diagrama de bloques del principio básico de un estetoscopio según la invención.

En la figura 1, se muestra una función de transferencia generalizada para un tipo de estetoscopio ampliamente utilizado, es decir, un canal con dos salidas y tubos individuales para cada oreja. Se observará que aparecen resonancias y antirresonancias pronunciadas que producirán, además de una distorsión de amplitud, una distorsión de retraso que dificultará la determinación de fenómenos temporales.

En la figura 2 se muestra un diagrama de bloques para un estetoscopio electrónico según la invención. Se requiere un transductor de vibraciones (1) para transferir la señal desde la superficie de la piel al aparato. Puede tratarse de cualquier tipo de transductor, tal como un micrófono o un acelerómetro, es decir, con sensibilidad frente a la posición, la velocidad o la aceleración. Un preamplificador (2) lleva a cabo la conversión de la impedancia, y el preénfasis (integración en el caso de un acelerómetro) tiene lugar en el amplificador (3). También se puede llevar a cabo un preénfasis en función del grosor del tejido graso u otro tejido situado entre la fuente de sonido (por ejemplo, el corazón) y el transductor. La selección del transductor se realiza sobre la base de consideraciones tales como la relación señal/ruido y el preénfasis deseado. La unidad (4) contiene un conversor analógico a digital (conversor A/D), un filtro digital y un conversor digital a analógico (conversor D/A), de tal modo que una señal filtrada se puede transmitir al amplificador de salida (6). Tal como se muestra, también se transmite una señal directa desde el preamplificador (3), a efectos de que se pueda llevar a cabo una comparación A/B entre la señal filtrada en (4) y la señal no filtrada. Antes de llevar a cabo dicha comparación, puede existir una ecualización de volumen entre los dos canales, de tal modo que el oído no tendrá demasiados problemas de ajuste durante la comparación. Desde el amplificador de salida, la señal amplificada se transmite a uno o diversos auriculares, mostrados únicamente como un altavoz (7).

Para poder conmutar entre diversas funciones de transferencia para el filtro, tanto de apariencia diferente o con el mismo tipo de principio pero menos pronunciado, en la memoria (5) se almacenan tablas con los coeficientes de filtro requeridos para obtener la función de transferencia deseada para el filtro digital. Este tipo de selección de coeficientes entra dentro del conocimiento general de la persona experta. Es evidente que se pueden seleccionar otros tipos de filtro digital, en el que los parámetros determinantes están almacenados de otra forma distinta al almacenamiento de coeficientes. Una de las funciones de transferencia mencionadas se puede obtener, no como función de transferencia representativa de un tipo de estetoscopio, sino como resultado de una medición concreta en un estetoscopio seleccionado
individualmente.

Ejemplo

Se midió un estetoscopio Littman Classic II mediante dos procedimientos. Por un lado, se midieron las dimensiones mecánicas, y se desarrolló el circuito electroacústico equivalente en la situación en la que el estetoscopio estaba en contacto con la piel a la vez que el transmisor y los auriculares insertados en el canal auditivo. Por otro lado, se midió una unidad en un equipo de medición acústica estándar Bruel & Kjaer con un oscilador de barrido, un filtro y un trazador de curvas. En la figura 3 se observa la función de transferencia medida. Sobre la base de un cálculo de la función de transferencia utilizando el equivalente electroacústico, se calcularon los coeficientes de filtro para un filtro digital, según la práctica estándar, para los primeros picos de resonancia de la función de transferencia. Estos coeficientes se reproducen en la tabla 1. Los coeficientes se almacenan en un dispositivo programable de memoria tipo 27C512 (posición 5 en la figura 2), y se utilizan en un dispositivo digital de procesamiento de señales tipo ADSP2101 (posición 4 en la figura 2). Se asume que las conexiones de señal detalladas entre los dispositivos son conocidas por la persona experta. De este modo, se obtiene la función de transferencia reproducida en la figura 4. Se utilizan diferentes unidades en los ejes de frecuencia, ya que el procesamiento digital de señales se llevó a cabo a una frecuencia de reloj que se desviaba de la que provocaría que las dos funciones de transferencia consideradas se relacionaran con intervalos de frecuencia idénticos. En las figuras, se ha tenido en cuenta este factor constante, y las flechas indican la correspondencia entre las resonancias y las antirresonancias en la función de transferencia medida y en la obtenida por procesamiento digital de señales.

De modo completamente análogo, el filtro digital se puede expandir para comprender las resonancias y antirresonancias con una amplitud menor, siendo mayor el orden del filtro. La utilización del circuito electroacústico equivalente como base ofrece inmediatamente la posibilidad de obtener una respuesta correcta al impulso, y se puede utilizar de un modo correspondiente una medición acústica que también comprende la función de fase.

Claims (12)

1. Estetoscopio digital electrónico, que comprende un transductor de vibraciones (1), un amplificador (6) y un dispositivo auricular (7), comprendiendo además el estetoscopio digital electrónico medios de filtración digital (4) que establecen, como mínimo, una función de transferencia de impulsos que se corresponde, como mínimo, con un tipo de estetoscopio acústico.

2. Estetoscopio, según la reivindicación 1, caracterizado porque además está dotado de medios de filtración digital (3) para preénfasis, compensación de pérdidas auditivas, etc.

3. Estetoscopio, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque existen medios para una comparación A/B entre el sonido lineal (3) antes de la filtración y el sonido (4) tras la filtración digital.

4. Estetoscopio, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque diversos auriculares (7) están acoplados a un único amplificador.

5. Estetoscopio, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque unas funciones de transferencia de impulsos, correspondientes a los tipos principales de estetoscopio, con una cúpula pequeña o grande, con o sin membrana, se almacenan (5) en conjunción con el filtro (4).

6. Estetoscopio, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la función de transferencia del filtro (4) se obtiene por medición en un estetoscopio acústico concreto.

7. Estetoscopio, según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende medios digitales de reconocimiento de patrones, que comprenden una función de ventana para la señal acústica para la eliminación adaptativa de ruido del entorno, así como para la supresión de señales repetitivas en la señal
observada.

8. Estetoscopio, según la reivindicación 7, caracterizado porque los medios de reconocimiento de patrones se utilizan para eliminar, respectivamente, para acentuar partes de señales repetitivas en la señal observada.

9. Estetoscopio, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios para el control automático de la amplificación.

10. Estetoscopio, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el recorrido de señal anterior a la filtración se realiza una preénfasis (3) de las frecuencias altas en función del grosor del tejido, tal como tejido graso, presente entre la fuente real de sonido, tal como el corazón, y el transductor (1).

11. Estetoscopio, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de auriculares consiste en transductores (7) que se ajustan, en cada oreja, en la proximidad inmediata al canal auditivo.

12. Estetoscopio, según la reivindicación 9, caracterizado porque la señal que llega a cada oído ha sido compensada en función de la sensibilidad de cada
oído particular.