RU2538172C1 - Method for engineered percussion generation - Google Patents

Method for engineered percussion generation Download PDF

Info

Publication number
RU2538172C1
RU2538172C1 RU2013126680/14A RU2013126680A RU2538172C1 RU 2538172 C1 RU2538172 C1 RU 2538172C1 RU 2013126680/14 A RU2013126680/14 A RU 2013126680/14A RU 2013126680 A RU2013126680 A RU 2013126680A RU 2538172 C1 RU2538172 C1 RU 2538172C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
percussion
microphone
frequency
curve
resonance
Prior art date
Application number
RU2013126680/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013126680A (en
Inventor
Ювеналий Александрович Крутяков
Михаил Алексеевич Горбунов
Станислав Филиппович Чалкин
Original Assignee
Ювеналий Александрович Крутяков
Михаил Алексеевич Горбунов
Станислав Филиппович Чалкин
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 Ювеналий Александрович Крутяков, Михаил Алексеевич Горбунов, Станислав Филиппович Чалкин filed Critical Ювеналий Александрович Крутяков
Priority to RU2013126680/14A priority Critical patent/RU2538172C1/en
Publication of RU2013126680A publication Critical patent/RU2013126680A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2538172C1 publication Critical patent/RU2538172C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method for engineered percussion generation involves performing short percussions on a pleximeter, which is placed on an individual's body, and recording an acoustic response to the percussions with the use of a microphone. An output signal of the microphone is processed with a fast Fourier transform system and visualised in amplitude-frequency coordinates. The percussion represents a pulse ultrasonic radiation, which is directed on the pleximeter. The pleximeter represents a plate an outer side of which facing an ultrasonic emitter has a surface roughness for ultrasound scattering. A pulse radiation pressure on the pleximeter is equivalent to the directed percussion pressure a length of which is adjusted from a minimum value of 0.5s. The acoustic response to the percussion is recorded with the microphone, which is contact-free arranged at the body. A lower threshold of the recorded frequencies of the microphone is 20Hz. A post-transform electric response is presented in the linear amplitude-frequency coordinate system in the form of a spectral resonance curve, which represents a fixed resonance Q-factor. A spectral curve diagram is differentiated, and the result is presented on the same coordinate system. A resonance frequency fres position is located, when the curve passes through zero on a frequency scale. A spectral curve Q-factor, a frequency scale displacement and variations of differentiated curve shape from the form the left and from the right of fres current percussion measures are compared to the previous measurements; and the comparison results are used to assess the examined organ health. The method provides performing the diagnosis of the involved organ in process of treatment.
EFFECT: enhancing the diagnostic capabilities of the percussion examinations.
5 dwg

Description

Предлагается способ аппаратной перкуссии, который предназначен для расширения диагостических возможностей перкуссионных исследований, упрощения проведения перкуссии и может быть использован при изучении звуковой картины работы органов и выявления патологических изменений в звуке. A method percussion apparatus, which is designed to expand capabilities diagosticheskih percussion studies simplification of percussion and can be used in the study of the sound image of the organs and to identify pathological changes in sound.

Известны случаи выполнения аппаратной перкуссии [1, 2, 3], в которых в качестве элемента, осуществляющего удар, используют либо палец или 2-3 пальца правой руки, либо перкуссионный молоточек. Known cases of performing hardware percussion [1, 2, 3], in which an element performing the pass, using either a finger or thumb of the right hand 2-3 or percussion hammer. В качестве плессиметра, по которому производят удар, используют либо пальцы левой руки, либо пластины различной формы из упругих материалов. As plessimetra on which produce punch, used either left hand fingers or plates of various shapes of resilient materials. Плессиметр располагают непосредственно на коже над исследуемым органом. Plessimetr located directly on the skin of the body being studied.

Название «аппаратная перкуссия» связано с использованием в качестве приемника акустического отклика от исследуемого органа микрофона (нов) и последующую обработку электрических сигналов с визуализацией результатов в удобной для специалиста форме. The name "hardware percussion" involves the use as a receiver of acoustic response of the test body microphone (new) and subsequent treatment of the electrical signals from the imaging results in a convenient form for the specialist.

В известном способе [3], по мнению авторов, наиболее полно решены многие проблемы аппаратной перкуссии в диагностике пневмонии. In the known method [3], according to the authors, most fully solved many of the problems of hardware percussion in the diagnosis of pneumonia. Однако даже в заключении выполненной работы автор заявляет: «усредненные спектры здоровых людей не могут использоваться для определия порога в связи с высокой межиндивидуальной выриабельностью». However, even in the conclusion of the work performed, the author states: "averaged spectra of healthy people can not be used to determine the threshold due to the high interindividual vyriabelnostyu".

В качестве научных положений автор вынес утверждение (по нашему мнению, вытекающее из приведенного заключения), что: «индивидуальные спектральные и топографические особенности перкуторных акустических сигналов по поверхности грудной клетки состоят в различии форм спектров и положений спектральных пиков». As an author of scientific statements issued statement (in our opinion, which follows from the above conclusion) that "individual spectral and topographic features percussion acoustic signals on the surface of the chest consists in the difference between the spectra of forms and positions of the spectral peaks."

Как достоинство работы [3], следует отметить создание компьютерного архива, включающего перкуторные аудиограммы в цифровом формате, спектрограммы, банк отработанных спектров аппаратной перкуссии легких у здоровых и больных пневмонией лиц. As a virtue of [3], it should be noted the creation of a computer file, including percussion audiogram in a digital format, the spectrogram, the bank fulfilled the spectra of light percussion hardware in healthy individuals and patients with pneumonia.

По своим техническим характеристикам известный способ [3] может рассматриваться как прототип (аналог) предлагаемого способа. According to its specifications known method [3] can be regarded as the prototype (analog) of the process. К недостаткам прототипа следует отнести: The disadvantages of the prototype include:

- наличие достаточно сильного влияния плессиметра, по которому производят удар, на открытый микрофон и на изменение акустического отклика, если микрофон вставлен в стетоскопичекую насадку, основание которой лежит на теле, - the presence of a sufficiently strong influence plessimetra over which the strike to an open microphone and a change in the acoustic response, if the microphone is inserted into the nozzle stetoskopichekuyu, the base of which lies on the body,

- отсутствие формирования удара с заданными и регулируемыми параметрами, - the absence of the formation of the impact with the set and the adjustable parameters,

- наличие сложного алгоритма оценки перкуссионной диагностики больного органа в процессе его лечения. - presence of a complex algorithm for estimating the percussion diagnostic patient's body during its treatment.

Предлагаемый способ проведения аппаратной перкуссии предполагает устранение перечисленных недостатков прототипа. The proposed method of hardware percussion involves the elimination of the above drawbacks of the prototype.

Способ формирования аппаратной перкуссии включает в себя операции выполнения коротких ударов по плессиметру, который располагают на теле человека, и регистрации акустического отклика на удар микрофоном, выходной сигнал которого обрабатывают системой с быстрым преобразованием Фурье и визуализацией в координатах амплитуда-частота. A method of forming percussion apparatus includes the steps of performing short strokes plessimetru which is disposed on the body, and registering the acoustic response of the impact microphone, the output of which is treated with a system with a fast Fourier transformation and visualization in the coordinates of amplitude-frequency. В соответствии с предложением в качестве удара используют импульное ультразвуковое (УЗ) излучение, которое направляют на плессиметр в виде пластины, внешнюю сторону которого, обращенную к УЗ-излучателю, выполняют с неровностями для рассеивания излучения, а импульсное радиационное давление УЗ на плессиметр эквивалентно направленному ударному давлению, длительность которого регулируют от минимального значения 0,5 с, акустический отклик на удар регистрируют микрофоном, который располагают бесконтактно у тела, а нижняя граница регистриру According to the proposal, as pin using the impulse of ultrasound (US) radiation, which is directed to plessimetr in the form of a plate, the outer side of which facing the ultrasound emitter operate with irregularities for dissipating radiation and pulsed radiation pressure of the ultrasonic on plessimetr equivalent direction of the hammer pressure, the duration of which is controlled from a minimum of 0.5 seconds, an acoustic feedback from microphone shot record that a contactlessly from the body, and the lower boundary of one measures мых частот микрофоном 20 Гц, причем электрический отклик после преобразования представляют в линейной системе координат амплитуда-частота в виде спектральной резонансной кривой, на которой фиксируют добротность резонанса, а затем график спектральной кривой дифференцируют и результат представляют в той же системе координат, при этом положение резонансной частоты f рез определяют при прохождении дифференциальной кривой через ноль на частотной шкале, а величина добротности спектральной кривой, смещение резонансной частоты f рез по часто Mykh microphone 20 Hz frequency, wherein the electrical response after conversion are in the linear coordinate system, amplitude-frequency as a spectral resonance curve on which fix the quality factor of the resonance, then a graph of the spectral curve is differentiated and the result is represented in the same coordinate system, the position of the resonance Res frequency f determined by differential curve passes through zero on the frequency scale, and the value of the quality factor of the spectral curve, the displacement of the resonant frequency f res of often тной шкале и изменения формы дифференциальной кривой слева и справа от резонансной частоты f рез текущих перкуссионных измерений сравнивают с предыдущими и используют для оценки состояния исследуемого органа. tnoj scale and shape change differential curve to the left and right of the resonance frequency f res percussion current measurements are compared to previous and used for the assessment of the examined organ.

Сущность преложенного способа поясняется следующими схемами и фигурами: SUMMARY prelozhenie method is illustrated in the following schemes and figures:

фиг.1 - функциональная схема, реализующая предложенный способ, где 1 - тело человека, 2 - плессиметр, 3 - насадка, 4 - УЗ-излучатель, 5 - микрофон, 6, 7 - корпус излучателя и микрофона, 8 - схема импульсного включения излучателя и микрофона, 9 - усилитель микрофонного сигнала, 10 - УЗ-генератор, 11 - блок управления, 12 - блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) и представления спектральной кривой в линейных координатах амплитуда-частота, 13 - блок дифференцирования графика спектральной кривой и представления дифференциальной кривой в линейных координатах амп 1 - block diagram realizing the proposed method, wherein 1 - the human body, 2 - plessimetr, 3 - nozzle 4 - ultrasonic emitter 5 - microphone, 6, 7 - the emitter housing and microphone 8 - circuit switching pulse emitter and a microphone 9 - amplifier of the microphone signal, 10 - ultrasonic generator, 11 - control unit 12 - a fast Fourier transform (FFT) and the representation of the spectral curve to linear coordinates amplitude-frequency, 13 - differentiating block chart of the spectral curve and reporting the differential curve to linear coordinates amp итуда-частота; ituda-frequency;

фиг.2 - временные диаграммы работ отдельных блоков из фиг.1, где «а» - иллюстрация работы блока 4, «б» - иллюстрация формирования радиационного давления на плессиметре 2, «в» - выходной электрический сигнал микрофона 5 из работы [3], «г» - резонансная спектральная кривая после БПФ, «д» - дифференциальная кривая и определение резонансной частоты; 2 - timing diagram of the individual blocks of Figure 1, where "a" - illustration of the block 4, "b" - Vector forming on plessimetre 2 radiation pressure "in" - the output electrical signal from the microphone 5 [3] "g" - resonance spectral curve after FFT, "d" - and determination of the differential curve of the resonance frequency;

фиг.3 - иллюстрация рассеивания УЗ-излучения плессиметром; 3 - Vector dispersion plessimetrom ultrasonic radiation;

фиг.4 - спектральные кривые легочной зоны 12 у больного «Б» и здорового «З» человека из [3]; 4 - spectral curves of the pulmonary region 12 in the patient "B" and healthy "Z" of human [3];

фиг.5 - иллюстрация дифференциальной кривой после графического дифференцирования кривой «Б» из фиг.4. 5 - Vector differential curve after graphic differentiation curve "B" of Figure 4.

Предложенный способ может быть реализован схемой, изображенной на фиг.1. The proposed method can be realized by a circuit shown in Figure 1. УЗ-колебания от излучателя 4 направляют на плессиметр 2. Насадку 3 на корпусе 6 излучателя 4 располагают по возможности близко к поверхности тела человека 1 для уменьшения рассеивания УЗ-излучения до попадания его на плессиметр. Ultrasonic vibrations from the transducer 4 is directed to plessimetr 2. The nozzle 3 on the housing 6 of a radiator 4 as close as possible to the surface of the body 1 to reduce the dissipation of ultrasonic radiation before hitting it on plessimetr. Поверхность плессиметра 2, обращенную к излучателю, выполняют ребристой с целью максимального рассеивания УЗ-излучения. Plessimetra surface 2, facing the emitter, operate finned to maximize dissipation of ultrasonic radiation. Блок 8 обеспечивает импульсное подключение генератора УЗ-колебаний 10 к излучателю УЗ-блока 4 и импульсное включение усилителя 9 микрофона 7 на заданное время от момента включения УЗ-излучателя. Block 8 provides connection pulsed ultrasonic vibrations generator 10 to the ultrasonic emitter unit 4 and pulse switch 9 microphone amplifier 7 by a predetermined time from when enable ultrasonic emitter. Блок управления 11 формирует сигналы управления для блока 8. Выходной электрический сигнал микрофона 7 усиливают усилителем 9 и обрабатывают в блоке 12 методом БПФ и представляют в виде спектральной кривой в линейной системе координат амплитуда - частота составляющих спектра. The control unit 11 generates control signals for the unit 8. The output electrical signal is amplified by an amplifier 7, a microphone 9 and processed in block 12 by FFT and represented as a spectral curve in the linear coordinate system, amplitude - frequency spectrum components. В блоке 13 осуществляют графическое дифференцирование спектральной кривой, результат которого воспроизводят в той же системе координат амплитуда-частота (при дифференцировании используют частотный интервал в 5 Гц). In block 13 carried graphic derivation of the spectral curve, the result of which is reproduced in the same coordinate system, amplitude-frequency (use frequency by differentiating range 5 Hz).

Работа во времени основных блоков функцианальной схемы на фиг.1 приведена на фиг.2. Work Time basic blocks funktsianalnoy circuit 1 shown in Figure 2. На графике «а» показана работа УЗ-излучателя блока 4 в импульсном режиме при непрерывной работе УЗ-генератора 10, причем длительность импульса t им регулируют сигналами блока 8 от минимальной длительности равной 0,5 с. The graph "a" shows the operation of the ultrasonic transducer unit 4 in a pulsed mode with continuous operation of ultrasonic generator 10, the pulse duration t them adjusted signals from the unit 8 the minimum duration of 0.5 s. На графике «б» показано импульсное радиационное давление на плессиметре 2 от УЗ-излучения блока 4. На графике «в» изображен типичный выходной сигнал микрофона 7 (вид аналогового сигнала на выходе микрофона от акустического отклика на перкуторный удар). The graph "b" shows a pulse radiation pressure on plessimetre 2 by ultrasonic irradiation unit 4. The graph "a" shows a typical output signal of the microphone 7 (type analog signal output from the microphone acoustic response in percussion stroke). Спектральная кривая выходного сигнала на графике «г» после его усиления блоком 9, БПФ и воспроизведения в линейной системе координат в блоке 12. На графике «д» изображена кривая результата дифференцирования графической спектральной кривой, на которой положение резонансного пика на частотной оси зафиксировано прохождением кривой через ноль, а импульсы слева и справа от f рез по амплитуде, длительности и форме характеризуют нарастание низкочастотных составляющих спектра и спада высокочастотных составляющих. Spectral curve in the graph of the output signal "g" after its amplification block 9, the FFT and reproducing a linear coordinate system in block 12. The graph "d" shows the result of the differentiation curve of spectral graphical curve on which the position of the resonance peak on the frequency axis passing recorded curve zero crossing and the pulses on the left and right of f res in amplitude, duration and shape is characterized by low frequency spectrum components increase and decrease the high frequency components.

Для решения задачи автоматизации перкуторного удара определим примерную величину силу этого удара в прототипе, которую определим из выражения To solve the percussion stroke automation tasks to determine the approximate value of the force of impact in the prior art, which is defined by the expression

F уд =m·a, Ud F = m · a,

где m - масса пальца-молоточка, которую примем равной 100 г, a - ускорение, связанное с изменением скорости пальца от нуля до удара по плессиметру за время 1 с. where m - mass of the finger-malleus, which is taken equal to 100 g, a - acceleration attributable to changes in finger speed from zero to a pin on plessimetru during 1 second. Если расстояние от отведенного пальца-молоточка до плессиметра принять равным 3 см, то a=3 см/с 2 . If the distance from the allocated-finger hammer to take plessimetra of 3 cm, a = 3 cm / s 2. Таким образом, величина силы удара оказывается равной 3·10 2 г·см/с 2 . Thus, the magnitude of the impact force is equal to 3 x 10 2 g cm / s 2.

Давление на плессиметр ΔР уд =F уд /S пл , где S пл - площадь плессиметра и, приняв ее равной ~8 см 2 (площадь пальца-плессиметра), величина давления составляет Pressure on plessimetr? P ud ud = F / S Sq, where S mp - plessimetra area and taking it to be ~ 8 cm2 (finger-plessimetra area), the pressure value is

Δ Δ Р R у at д d = = 3 3 10 ten 2 2 8 eight = = 37 37 , . 5 five дин/см dynes / cm 2 2

Figure 00000001

или ΔР уд =3,75 Па. or? P ud = 3.75 Pa.

При различных значениях площади плессиметра S пр и значениях ударной массы m можно принять величину давления перкуторного удара в диапазоне 2-5 Па. For different values of the area S plessimetra direct impact weight values and m can assume a value percussion pin pressure in the range of 2-5 Pa.

В работах [4, 5] показано, что радиационное давление звука является эффектом 2-го порядка малости по сравнению с амплитудой переменного звука. In [4, 5], the radiation sound pressure is the effect of the 2nd-order small compared to the alternating sound amplitude. Так в воде при интенсивности звука 10 Вт/см 2 давление звука составляет 3·10 5 Па, а радиационное давление звука составляет ~10 2 Па. Thus in water at an intensity of 10 W sound / cm2 sound pressure of 3 × 10 5 Pa, and the radiation sound pressure is ~ 10 2 Pa. В воздухе при интенсивности звука 1 Вт/см 2 (соответствует интенсивности звука ~3·10 3 Па) радиационное давление составляет 10 Па. The air at the sound intensity of 1 W / cm 2 (corresponding to the intensity of sound ~ 3 · 10 3 Pa) radiation pressure is 10 Pa.

Авторы согласны с изложенной в работах [4, 5] версией, что появление радиационного давления связано с уменьшением сопротивления движению частиц воздуха, когда частицы движутся из области сжатия в область разряжения. Authors agree with the described in [4, 5] version that the appearance of the radiation pressure associated with a decrease in resistance to movement of air particles when the particles travel from the compression region to the discharge. При движении частиц воздуха из области разряжения в область сжатия сопротивление увеличивается. When motion of air particles from the region of low pressure to the compression resistance is increased. Именно это изменение сопротивления и является причиной возникновения постоянного давления звука в направлении его распространения. It is this change in resistance is the cause of constant sound pressure in the direction of its propagation.

В соответствии с изложенным авторы предлагают формировать механический удар в аппаратурной перкуссии, используя радиационное давление звука. In accordance with the foregoing the authors propose to form a mechanical percussion shot of apparatus using the radiation pressure of sound. В качестве «несущей частоты» радиационного давления предложено использовать УЗ-излучение в частотном диапазоне 30-70 кГц. As the "carrier frequency" radiation pressure is proposed to use ultrasonic radiation in a frequency range of 30-70 kHz. Выбор частотного диапазона обосновывается тем, что на частотах выше 70 кГц значительно увеличиваются потери в воздушной среде и также в этом случае отсутствует наводка на микрофон, так как эти частоты лежат за пределами частотного диапазона чуствительности микрофонов. Selecting the frequency band based on the fact that at frequencies above 70 kHz, significantly increasing the loss in the air and also in this case there is no route guidance microphone since these frequencies lying outside the frequency band sensitivities of microphones.

При мощности УЗ-излучения 1-5 Вт/см 2 в указанном частотном диапазоне [4] величину этого давления можно расчитать, используя известную зависимость [6] When ultrasonic radiation power of 1-5 W / cm 2 in said frequency range [4] This pressure value can be calculated using the known dependence of [6]

Δ Δ Р R у at з s = = У In у at з s Z Z а but к to

Figure 00000002
, где I уз - интенсивность УЗ-излучения (в нашем случае, например, 5 Вт/см), Z ак - акустическое сопротивление воздуха, равное 418 кг/м 2 ·с и оказывается равным (2,04-4,60)·10 Па. Where kt I - intensity ultrasonic radiation (in this case, for example, 5 W / cm), Z ak - air acoustic impedance equal to 418 kg / m 2 · s and is equal to (2,04-4,60) · 10 Pa. При этом величина радиационного давления составит ~2 Па. When this radiation pressure value will be about 2 Pa.

Таким образом, радиационное давление звука, сопровождающее УЗ-излучение, позволяет произвести механический удар по плессиметру с возможностью регулировки как силы удара (изменением интенсивности излучения), так и его длительности от минимального значения 0,5 с. Thus, the radiation pressure of sound accompanying the ultrasonic radiation, allows to generate a mechanical impact on plessimetru adjustably like impact force (change in the intensity of radiation) as well as its duration from a minimum of 0.5 seconds. Ограничение удара по длительности связано с данными из работы [3], в соответствии с которыми длительность акустического отклика составляет 0,1-0,2 с, а предлагаемая минимальная длительность удара 0,5 с превышает время отклика и так как радиационное давление формируется каждой волной УЗ, то на частоте 60 кГц число формирующих удар периодов 10 5 . The restriction pin duration associated with the data of [3], according to which the duration of the acoustic response is 0.1-0.2 sec, and the minimum duration of the proposed pin exceeds 0.5 seconds response time and since the radiation pressure is generated each wave ultrasound, on the frequency of 60 kHz, the number of forming punch 10 May periods.

Особенностью УЗ-излучателей является реализация в механических колебательных элементах явления резонанса, что позволяет существенно увеличить амплитуду колебаний на резонансной частоте. A feature of ultrasonic emitters is the realization of a mechanical vibrational phenomenon of resonance elements, which can significantly increase the amplitude of oscillations at the resonant frequency. В области УЗ в указанном диапазоне частот используют материалы, обладающие пьезоэффектом. In the field of ultrasound in said frequency band use materials having a piezoelectric effect. Пластины из таких материалов поляризуют по толщине h, а максимальная эффективность излучения достигается при равенстве толщины h полуволновой длине излучения (на частоте 60 кГц длина волны составляет 5,6 мм). Plates of these materials is polarized in the thickness h, and the maximum radiation efficiency is achieved with equal thickness h half-wave length of radiation (at a frequency of 60 kHz the wavelength of 5.6 mm).

В качестве материалов с пьезоэффектом в настоящее время используют цирконат-титонат свинца (ЦТС-1, ЦТС-23, ЦТБС-2, ЦТСС-1), ниобат лития НБС-1 и др., обладающие высоким допустимым значением рабочих температур (выше +300°С). As piezoelectric materials currently used titonat lead zirconate (PZT-1, PZT-23 TSTBS-2-1 SSTC), lithium niobate NBS-1 et al., Having a high permissible value of operating temperatures (above 300 WITH). УЗ-излучатели с мощностью излучения 5 Вт/см имеют КПД 30%, что практически на порядок выше КПД излучателей в звуковом и инфразвуковом диапазоне частот. Ultrasound emitters with a power of 5 W radiation / cm have an efficiency of 30%, which is almost an order of magnitude higher efficiency emitters in the sonic and infrasonic frequencies. Для задач аппаратной перкуссии УЗ-излучатель может состоять из четырех пластин площадью 6×6 мм и при толщине 3 мм каждой, собранных в квадрат на частоте 60 кГц. For the hardware task percussion ultrasonic emitter may consist of four plates of 6 × 6 mm and a thickness of 3 mm each, assembled in a square at a frequency of 60 kHz.

По мнению авторов указанная в прототипе характеристика использованного микрофона как «электретного» не корректна для аппаратной перкуссии. According to the authors mentioned in the prior art description of microphone used as "electret" is not correct for the hardware percussion. При расположении резонансного пика на частотах 50-90 Гц использование электретного микрофона с нижней частотной границей, равной 50 Гц, недопустимо. When the location of the peak resonant frequencies of 50-90 Hz for use electret microphone with the lower frequency limit of 50 Hz, is unacceptable. Нижняя граничная частота микрофона в этом случае должна быть не выше 20 Гц. The lower limiting frequency of the microphone in this case must not be higher than 20 Hz. Используемый при регистрации акустического отклика микрофон, с одной стороны, не должен соприкасаться с телом человека, но быть к нему максимально приближенным. As used in the registration of the acoustic response of the microphone on the one hand, it should not come into contact with the human body, but to be as close as possible thereto. С другой стороны, наличие насадки на микрофоне защищает чувствительную поверхность от прямого попадания как посторонних шумов, так и УЗ-излучения. On the other hand, the nozzle protects the microphone sensing surface from direct contact with both extraneous noise and ultrasonic radiation.

Корпус УЗ-излучателя и корпус микрофона могут быть объединены жесткой механической связью через эластичные прокладки в местах соединения. Housing ultrasonic transducer and microphone housing can be combined rigid mechanical coupling via elastic gaskets at the joints.

Плессиметр выполняют в виде пластины с формой, близкой к форме исследуемого органа. Plessimetr they operate as a plate with a shape close to the shape of the examined organ. Однако для исследования легких человека плессиметр следует выполнять в виде полоски, чтобы перкуторный удар пришелся в межреберье. However, for the study of human lung plessimetr should be carried out in the form of strips to percussion shot hit the intercostal space. В этом случае и насадка на излучателе должна соответствовать размеру и форме плессиметра. In this case, the nozzle and on the transmitter must match the size and shape plessimetra. Поэтому аппаратурную перкуссию предлагается снабдить насадками на УЗ-излучатель, размеры и формы которых соответствуют размерам и формам плессиметров. Therefore, the instrumental percussion is proposed to provide the nozzles on the ultrasonic transducer, the size and shape of which correspond to the size and shape plessimetrov.

Сторона плессиметра, прикладываемая к телу, является гладкой, а обратная сторона выполняется с неровностями для рассеивания УЗ-излучения и противофазного радиационного давления. Party plessimetra applied to the body is smooth, and the reverse side is satisfied with the roughness to scatter ultrasound radiation and push-radiation pressure. Эффективным рассеивание осуществляется при условии, когда неровности отражательной поверхности больше или равны λ уз , где λ уз - длина волны УЗ-излучения, и при f уз =50-70 кГц составляет 4,8-6,8 мм. Effective dispersion is carried out under the condition where the reflecting surface roughness greater than or equal to λ bonds where the bonds λ - wavelength of the ultrasonic radiation, and kt f = 50-70 kHz is 4,8-6,8 mm. Плессиметр может быть выполнен из плотной резины или пластичных полимерных материалов. Plessimetr can be made of thick rubber or plastic polymer materials. Такие пластины при толщине 3-5 мм могут изготавливаться методом литья в форме или штамповкой. These plates with a thickness of 3-5 mm may be manufactured by casting in a mold or extruded.

На фиг.3 показано рассеивание УЗ-излучения плессиметром, из которого следует, что в микрофон попадает незначительная часть излучения. 3 shows the dissipation of ultrasonic radiation plessimetrom, from which it follows that a small portion of the radiation enters the microphone. Следует отметить, что радиационное давление отраженного УЗ-излучения в зоне микрофона находится в противофазе с прямым радиационным давлением от принявшего удар плессиметра. It should be noted that the radiation pressure of the ultrasonic radiation reflected at the microphone zone is in antiphase with direct radiation pressure from accepting plessimetra shot.

Эти два давления можно рассматривать как компенсирующие друг друга в зоне микрофона и, следовательно, общий шум микрофона уменьшается. These two pressure can be regarded as compensating each other in the microphone zone and hence the overall noise microphone decreases.

Авторы считают целесообразным использование при регистрации и обработке электрического выходного сигнала программы SpectraLab (Sound Tech.lng.2003) на базе БПФ при количестве спектральных отчетов - 512 и взвешивании окном Хемминга, примененной в [3]. The authors consider it expedient to use in recording and processing the electric output signal SpectraLab program (Sound Tech.lng.2003) based on an amount of at FFT spectral reports - 512 and weighing Hamming window applied in [3].

На фиг.4 изображены спектральные кривые в координатах линейная амплитуда-частота (логарифмическая шкала) легочной зоны 12 из работы [3] у больного «Б» и здорового «З» человека. 4 shows the spectral curves in coordinates linear amplitude-frequency (logarithmic scale) lung zone 12 of [3] in a patient "B" and healthy "Z" person. К сожалению в работе не указано относятся ли эти кривые к одному человеку. Unfortunately, in stated whether these curves to one person. Рассматривая резонансные формы этих кривых, следует выделить основные характеристики любого резонанса как явления. Considering resonant shape of these curves, it should highlight the main characteristics of any resonance phenomena like. Такой существенной характеристикой является добротность резонансной системы Q, равная This essential characteristic is the quality factor Q of the resonant system, equal Q Q = = f f р R е e з s Δ Δ f f

Figure 00000003
, где Δf - ширина резонансной кривой на уровне убывания амплитуды в Where Δf - width of the resonance curve at decreasing amplitude 2 2
Figure 00000004
раз, т.е. time, ie по уровню 0,7 от максимального значения. 0.7 the level of the maximum value. Добротности спектральных кривых «Б» и «З» на фиг.4 соответственно составляют Q Б =0,06 и Q З =1,25. Q spectral curves "B" and "Z" in Figure 4 are respectively Q B Q = 0.06 and Z = 1.25.

Анализируя приведенные в [3] спектральные кривые, можно сделать однозначный вывод о том, что у всех легочных больных добротности резонансов уменьшаются и во многих случаев становятся меньше 1. Эта характеристика акустического резонансного отклика органа в работе [3] вообще не отмечена. Analyzing given in [3], the spectral curves, you can make an unambiguous conclusion that all patients with lung Q-resonances are reduced and in many cases are less than 1. This characteristic acoustic resonance body of the response in [3] does not marked.

Положение резонансной частоты на спектральных кривых у здоровых и больных людей также должно быть различным. The position of the resonance frequency of the spectral curves in healthy and sick people must also be different. Так, в случае легочных заболеваний (появления в легких жидкости, мокроты) увеличивается плотность легочной ткани, что увеличивает скорость распространения звука [7], что приводит к смещению резонансной частоты в сторону ее увеличения. Thus, in the case of pulmonary diseases (lung visiting fluid, sputum) increases the density of the pulmonary tissue, which increases the speed of sound [7], which leads to a shift of the resonance frequency in the direction of increasing it. Этот вывод подтверждается спектральными кривыми из работы [3], но не был отмечен в данной работе. This conclusion is confirmed by the spectral curves of [3], but was not observed in this work.

Обращает на себя внимание асимметричность резонансных спектральных кривых, что не было отмечено в работе [3], но может являться дополнительной характеристикой для оценки исследуемого органа. Noteworthy is the asymmetric resonance spectral curves that were not observed in [3], but may be an additional characteristic for the assessment of the examined organ.

Точное определение резонансной частоты f рез и ее смещения у одного и того же человека в случае заболевания также является важной характеристикой при проведении аппаратной перкуссии. Accurate determination of the resonant frequency f res and its displacement in one and the same person in the case of disease is also an important feature during the percussion apparatus. Поэтому авторы предлагают производить графическое дифференцирование спектральных резонансных кривых. Therefore, the authors propose to produce graphical differentiation spectral resonance curves. В этом случае, как показано на фиг.5, левая часть резонансной кривой от f рез преобразуется в положительный импульс, а спад резонансной кривой преобразуется в отрицательный импульс. In this case, as shown in Figure 5, the left side of the resonance curve f res is converted to a positive pulse, and the decrease of the resonance curve is converted into a negative pulse. Место пересечения частотной шкалы при переходе положительного импульса в отрицательный и дает значение f рез . Place crossing frequency scale when passing a positive pulse and a negative value gives f res. Дифференциальную кривую следует строить в линейном масштабе координат амплитуда-частота. The differential curve must be constructed in linear scale the amplitude-frequency coordinates. Несимметричность резонансных кривых также наиболее ярко проявляется на дифференциальной кривой как разница длительностей упомянутых положительного и отрицательного импульсов относительно f рез . The asymmetry of the resonance curve as is most evident on the differential curve as a difference of durations of said positive and negative pulses with respect to f res. Появляется также возможность обнаружить незначительные локальные неоднородности(зарождающиеся или залечивающиеся) в виде коротких выбросов на импульсах подъема и спада резонанса. Also it appears possible to detect minor local inhomogeneities (nascent or heal) in the form of short pulses emissions rise and fall resonance. Дифференцирование целесообразно проводить на частотном интервале в 5 Гц. Differentiation is expediently carried out in the frequency range of 5 Hz.

Таким образом, по мнению авторов, при оценке состояния исследуемых органов методом аппаратной перкуссии предлагается производить сравнение измерений например, у одного человека в течение недели по следующим признакам: Thus, according to the authors, in the assessment of the examined organs by hardware percussion invited to make a comparison measurement example, one person during the week on the following grounds:

- по измерению добротности акустического резонанса и ее изменения по спектральной кривой, - by measuring the acoustic resonance quality factor and it changes from the spectral curve,

- по измерению резонансной частоты, направлению ее смещения по частотной шкале по спектральной кривой, - by measuring the resonant frequency, the direction of its displacement along the frequency scale of the spectral curve,

- по измерению асимметрии резонанса по дифференциальной кривой. - by measuring the asymmetry of the resonance for the differential curve.

В сочетании с управляемостью и контролем за перкуторным ударом и использованием уже разработанных систем обработки по программе БПФ авторы уверены, что предложенный способ аппаратной перкуссии найдет применение в лечебной практике при контроле за процессом выздоровления. In conjunction with the handling and control of the percussion stroke and the use of already developed software for FFT processing systems the authors believe that the proposed hardware percussion will find application in medical practice in the control of the recovery process. Также предложенный способ может быть рекомендован и для ранней диагностики заболеваний в педиатрии, в которой периодичность обследований обязательна с исключением при этом нежелательной рентгенографии. Also, the method can be recommended for the early diagnosis of diseases in pediatrics, in which the frequency of surveys required while excluding unwanted radiography.

Литература Literature

1. Адамов С.А., Ковалевский А.А. 1. Adam SA, AA Kovalevsky Перкуссия и аускультация. Percussion and auscultation. Кр.курс д/студентов и врачей. Kr.kurs d / students and doctors. - Томск, 1988 г. - Tomsk, 1988

2. Тетенев Ф.Ф. 2. Tetenev FF Физические методы исследования в клинике внутренних органов. Physical methods of research in the clinic of internal organs. - Томск.: ТГУ, 2001 г. - Tomsk .: TSU 2001

3. Ковалева И.Н. 3. Kovaleva IN Аппаратная перкуссия легких в диагностике пневмонии, диссертация, ВАК 14.00.05. Hardware Percussion lungs in the diagnosis of pneumonia, thesis, VAK 14.00.05. - Владивосток, 2006 г. - Vladivostok, 2006

4. Красильников В.А., Крылов В.В. 4. Krasilnikov VA, Krylov VV Введение в физическую акустику. Introduction to Physical Acoustics. - М.: Изд. - M .: Publishing. ф/м лит., 1984 г. f / m litas., 1984

5. Розенберг Л.Д. 5. LD Rosenberg Применение УЗ. The use of ultrasound. - М.: АН СССР, 1957 г. - M .: USSR Academy of Sciences, 1957

6. Алдошин И.А., Ковалгин Э.И., Ефимов А.П. 6. Aldoshin IA Kovalgin EI, Efimov AP и др. Электроакустика и звуковое вещание. et al. Electroacoustics and audio broadcasting. - М.: Гор.линия-телеком, Радио и связь, 2007 г. - M .: Gor.liniya Telecom, Radio and Communications, 2007

7. Акустика. 7. Acoustics. Справочник под ред. Handbook ed. Сапожкова М.А. Sapozhkova MA - М.: Радио и связь, 1989 г. - M .: Radio and Communications, 1989

Claims (1)

  1. Способ формирования аппаратной перкуссии, включающий в себя операции выполнения коротких ударов по плессиметру, который располагают на теле человека, и регистрации акустического отклика на удар с помощью микрофона, выходной сигнал которого обрабатывают системой с быстрым преобразованием Фурье и визуализируют в координатах амплитуда-частота, отличающийся тем, что в качестве удара используют импульсное ультразвуковое (УЗ) излучение, которое направляют на плессиметр, выполненный в виде пластины, внешнюю сторону которой, обращенную к УЗ- A method of forming hardware percussion comprising the steps of performing short strokes by plessimetru which is placed on the human body, and record the acoustic response of the impact with a microphone, the output of which is treated with a system with a fast Fourier transform and visualized in the coordinates of amplitude, frequency, wherein in that the pin using pulsed ultrasound (US) radiation, which is directed to plessimetr configured as a plate, the outer side of which facing the Us- злучателю, выполняют с неровностями для рассеивания излучения, а импульсное радиационное давление на плессиметр эквивалентно направленному ударному давлению, длительность которого регулируют от минимального значения 0,5 с, акустический отклик на удар регистрируют микрофоном, который располагают бесконтактно у тела, а нижняя граница регистрируемых частот микрофона 20 Гц, причем электрический отклик после преобразования представляют в линейной системе координат амплитуда-частота в виде спектральной резонансной кривой, на которой фикс zluchatelyu, operate with irregularities for radiation scattering and pulsed radiation pressure on plessimetr equivalent directional impact pressure, the duration of which is controlled from a minimum of 0.5 seconds, an acoustic feedback from microphone shot record that a contactlessly from the body, and the lower limit frequencies recorded microphone 20 Hz, wherein the electrical response after conversion are in the linear coordinate system, amplitude-frequency spectrum in the form of the resonance curve, where fixe руют добротность резонанса, а затем график спектральной кривой дифференцируют и результат представляют в той же системе координат, при этом положение резонансной частоты f peз определяют при прохождении кривой через ноль на частотной шкале, а величина добротности спектральной кривой, смещение по частотной шкале и изменения формы дифференцированной кривой слева и справа от f peз текущих перкуссионных измерений сравнивают с предыдущими измерениями и по результатам сравнения дают оценку состояния исследуемого органа. ruyut quality factor of the resonance, then a graph of the spectral curve is differentiated and the result is represented in the same coordinate system, the position of the resonance frequency f pez determine when passing a curve through zero on the frequency scale, and the value of the quality factor of the spectral curve offset frequency scale and shape changes differentiated curve to the left and right of the current pez f percussion measurements are compared with previous measurements and comparing the results give an estimate of the state of the organ being examined.
RU2013126680/14A 2013-06-11 2013-06-11 Method for engineered percussion generation RU2538172C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126680/14A RU2538172C1 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Method for engineered percussion generation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126680/14A RU2538172C1 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Method for engineered percussion generation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013126680A RU2013126680A (en) 2014-12-20
RU2538172C1 true RU2538172C1 (en) 2015-01-10

Family

ID=53278138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126680/14A RU2538172C1 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Method for engineered percussion generation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2538172C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU260081A1 (en) * Всесоюзный научно исследовательский институт медицинского приборостроени Method of percussion
US20090149748A1 (en) * 2005-08-25 2009-06-11 Virginia Commonwealth University Portable Pulmonary Injury diagnostic Devices And Methods
US7708697B2 (en) * 2000-04-20 2010-05-04 Pulmosonix Pty Ltd Method and apparatus for determining conditions of biological tissues

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU260081A1 (en) * Всесоюзный научно исследовательский институт медицинского приборостроени Method of percussion
US7708697B2 (en) * 2000-04-20 2010-05-04 Pulmosonix Pty Ltd Method and apparatus for determining conditions of biological tissues
US20090149748A1 (en) * 2005-08-25 2009-06-11 Virginia Commonwealth University Portable Pulmonary Injury diagnostic Devices And Methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Л.И.Ковалева. Стандартизация данных аппаратной перкуссии легких у здоровых лиц и больных пневмонией, Бюллетень физиологии и патологии, Выпуск 26, 2007, с.60-63. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013126680A (en) 2014-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Joyner Jr et al. Applications of ultrasound in cardiology and cardiovascular physiology
Konofagou et al. Localized harmonic motion imaging: theory, simulations and experiments
Xu et al. Effects of acoustic heterogeneity in breast thermoacoustic tomography
US7166075B2 (en) Elastographic imaging of in vivo soft tissue
US5921928A (en) Acoustic force generation by amplitude modulating a sonic beam
US6949074B2 (en) Method and apparatus for fetal audio stimulation
US20050215896A1 (en) Instantaneous ultrasonic echo measurement of bladder volume with a limited number of ultrasound beams
US8202219B2 (en) Ultrasonic bone assessment apparatus and method
JP5530685B2 (en) System and method for detecting the rigidity is changed regions
CN101316549B (en) Systems and methods for non-invasive detection and monitoring of cardiac and blood parameters
US6595928B2 (en) Method and apparatus for detection of air cavities in a body
JP4451309B2 (en) Elasticity measurement apparatus and method of a human or animal organ
US5810731A (en) Method and apparatus for elasticity imaging using remotely induced shear wave
JP5984417B2 (en) Viscoelasticity measurement with amplitude and phase modulated ultrasound
US7578789B2 (en) Device and method for measuring the elasticity of a human or animal organ
Preston Output measurements for medical ultrasound
US5426979A (en) Frequency spectrum apparatus for determining mechanical properties
Hoyt et al. Real-time shear velocity imaging using sonoelastographic techniques
HU202650B (en) Method and device for non-invasive acoustical testing elasticity of the soft biological tissues
US7587291B1 (en) Focusing of broadband acoustic signals using time-reversed acoustics
US20050054930A1 (en) Sonoelastography using power Doppler
CN101431943A (en) A method and a device for imaging a visco-elastic medium
CN102576527A (en) Contralateral array based correction of transcranial ultrasound aberration
CN104135937B (en) Porous material stiffness is determined using an ultrasonic
Clement et al. Field characterization of therapeutic ultrasound phased arrays through forward and backward planar projection

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150612