RU2731389C1 - Способ диагностики бронхообструктивного синдрома - Google Patents

Способ диагностики бронхообструктивного синдрома Download PDF

Info

Publication number
RU2731389C1
RU2731389C1 RU2019102274A RU2019102274A RU2731389C1 RU 2731389 C1 RU2731389 C1 RU 2731389C1 RU 2019102274 A RU2019102274 A RU 2019102274A RU 2019102274 A RU2019102274 A RU 2019102274A RU 2731389 C1 RU2731389 C1 RU 2731389C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
peak
peaks
point
frequency
wheezing
Prior art date
Application number
RU2019102274A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Владимирович Малинин
Евгений Григорьевич Фурман
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Визом"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Визом" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Визом"
Priority to RU2019102274A priority Critical patent/RU2731389C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2731389C1 publication Critical patent/RU2731389C1/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, пульмонологии и педиатрии. Предложен способ диагностики бронхообструктивного синдрома путем регистрации дыхательных шумов с помощью электронного стетоскопа в определенных точках, в котором у пациента регистрируют респираторные шумы с помощью электронного стетоскопа в течение 25 секунд, поочередно в трех точках: на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, с последующим их разбиением на интервалы по 170 мс, обработкой на компьютере с применением для каждого интервала быстрого преобразования Фурье (БПФ), на основе БПФ сигнала получают псевдоспектр в интервале частот от 200 до 2000 Гц; выделяют на псевдоспектре пики, вычисляют площадь фронта каждого полученного пика по следующей формуле:
Figure 00000021
где i - номер пика, pi - площадь фронта i-го пика, Ai(ƒ) - функция псевдоспектра, ƒ - частота сигнала, ƒ0i - частота минимального значения i-го пика, ƒƒi - частота максимального значения i-го пика, затем вычисляют коэффициент хрипов в следующих диапазонах: в точке на передней поверхности шеи над трахеей - от 1200 до 1600 Гц, для точки на передней поверхности правой части грудной клетки - от 600 до 1000 Гц, для точки на поверхности спины справа - от 400 до 800 Гц, при помощи следующих формул:
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
где Kw - коэффициент хрипов, Рmах - сумма квадратов площадей фронтов пиков, входящих в 5% максимальных значений pi, pi mах - площадь фронта пика, входящего в 5% максимальных значений pi, n - количество пиков, входящих в 5% максимальных значений рi, n=0,05N, P - сумма квадратов площадей фронтов всех пиков, N - количество всех пиков, и при значении коэффициента хрипов более 42% диагностируют наличие бронхообструктивного синдрома. Изобретение обеспечивает повышение точности и чувствительности способа путем определения порогового значения. 9 ил., 3 пр.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно, к функциональной диагностике, пульмонологии и педиатрии, и может использоваться для диагностики бронхообструктивного синдрома у детей в возрасте от 3 до 14 лет.
Известен способ диагностики синдрома бронхиальной обструкции (Фурман Е.Г., Рочева Е.В., Малинин С.В., Фурман Г.Б., Соколовский В.Л. Сравнительная эффективность компьютерного анализа энергетической характеристики спектра респираторных шумов в трех точках для диагностики бронхообструктивного синдрома при бронхиальной астме у детей. Пермский медицинский журнал. 2015. Т. 32. №5. С. 77-88.), заключающийся в регистрации дыхательных шумов с помощью микрофона в трех точках: в непосредственной близости ко рту, в точке над трахеей и в точке на груди над правым легким, в течение нескольких дыхательных циклов, запись в каждой точке длилась 20-30 секунд (несколько циклов вдоха-выдоха). Проводилась последующая их обработка на компьютере: записи делились на несколько временных интервалов по ~170 мс каждый (средняя продолжительность хрипа). Астматическое дыхание характеризуется специфическим шумом, который проявляется увеличением амплитуды гармоники быстрого преобразования Фурье (БПФ) в определенном частотном диапазоне. Квадрат амплитуды гармоники интегрируется. Параметром интегрирования выступает частота от 100 до 1500 Гц - диапазон частот характерного астматического свиста. Результаты вычисления интеграла энергии дыхательного шума определяют синдром бронхиальной обструкции.
Недостатки: при данной методике регистрируется респираторный шум в полости рта, что может снижать эффективность диагностики и ограничивать топическую диагностику; применяемый метод анализа спектра может не выявлять короткие эпизоды свистящего дыхания, характерного для бронхообструктивного синдрома; метод БПФ не позволяет учитывать естественные вариации интенсивности дыхания, что приводит к искажению результатов в зависимости от громкости шумов дыхания пациента.
Технический результат: повышение точности и чувствительности способа путем определения порогового значения.
Указанный результат достигается тем, что у пациента при бронхиальной астме регистрируют респираторные шумы в течение 25 секунд поочередно в трех точках: на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, используют быстрое преобразование Фурье, получают и анализируют псевдоспектр сигнала, вычисляют количественное значение шумов дыхания с помощью специальных формул.
Способ изображен на чертеже, где на фиг. 1 дана визуализация записи шумов дыхания пациента №1 в точке над трахеей; на фиг. 2 - визуализация записи шумов дыхания пациента №1 в точке на груди; на фиг. 3 - визуализация записи шумов дыхания пациента №1 в точке на спине; на фиг. 4 - визуализация записи шумов дыхания пациента №2 в точке над трахеей; на фиг. 5 -визуализация записи шумов дыхания пациента №2 в точке на груди; на фиг. 6 - визуализация записи шумов дыхания пациента №2 в точке на спине; на фиг. 7 - визуализация записи шумов дыхания пациента №3 в точке над трахеей; на фиг. 8 - визуализация записи шумов дыхания пациента №3 в точке на груди; на фиг. 9 - визуализация записи шумов дыхания пациента №3 в точке на спине.
Способ осуществляют следующим образом:
У пациента регистрируют респираторные шумы поочередно в трех точках: на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, в течение 25 секунд с помощью электронного стетоскопа (например Littmann Electronic Sthetoscopes 3200, Китай).
После этого, полученный сигнал респираторных шумов подвергают следующим операциям: делят полученный сигнал на одинаковые интервалы длительностью 170 мс; для каждого интервала применяют быстрое преобразование Фурье (БПФ); на основе БПФ сигнала получают псевдоспектр (зависимость мощности сигнала от частоты) в интервале частот от 200 до 2000 Гц. Полученный на каждом 170 мс интервале псевдоспектр дает некоторое количество пиков с минимальными и максимальными значениями мощности по частоте псевдоспектра. Под пиком понимается часть кривой псевдоспектра от его минимального значения до ближайшего максимального и далее от максимального до значения мощности, равного предыдущему минимуму. Вычисляют площадь фронта каждого полученного пика на псевдоспектре по следующей формуле:
Figure 00000001
где i - номер пика, pi - площадь фронта i-ого пика, Ai(ƒ) - функция псевдоспектра, ƒ - частота сигнала, ƒ0i - частота минимального значения i-ого пика, ƒƒi - частота максимального значения i-ого пика.
Анализируют шумы дыхания путем вычисления количественной характеристики сигнала. Вводят понятие «коэффициент хрипов». При записи шумов дыхания в точке на передней поверхности шеи над трахеей коэффициент хрипов определяют в диапазоне от 1200 до 1600 Гц, для точки на передней поверхности правой части грудной клетки диапазон от 600 до 1000 Гц, для точки на поверхности спины справа диапазон от 400 до 800 Гц. Коэффициент хрипов Kw вычисляют при помощи следующих формул:
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
где Kw - коэффициент хрипов, Pmax - сумма квадратов площадей фронтов пиков, входящих в 5% максимальных значений pi, pimax - площадь фронта пика, входящего в 5% максимальных значений pi n - количество пиков, входящих в 5% максимальных значений pi n=0,05N, Р - сумма квадратов площадей фронтов всех пиков, N- количество всех пиков.
Коэффициент хрипов в процентах определяет текущее состояние пациента и может быть использован для наблюдения в динамике, показывая изменения в шумах дыхания пациента. Установлено, что коэффициент хрипа более 42% свидетельствует о наличии бронхообструктивного синдрома.
Примеры конкретного выполнения:
Пример №1. Пациент М. 12 лет. Мальчик. В анамнезе патология со стороны бронхолегочной системы отсутствует. На момент осмотра жалоб нет. Состояние удовлетворительное, носовое дыхание свободное. Кашель отсутствует.
Объективно: Состояние удовлетворительное. Кожные покровы физиологической окраски. В зеве физиологическая картина. При аускультации легких дыхание над всеми отделами легких везикулярное, проводится равномерно во все отделы легких. Хрипов нет. По остальным органам и системам без особенностей.
Записан респираторный шум в точке на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, поочередно, в течение 25 секунд. После этого записи подвергали обработке на компьютере с помощью предложенных формул.
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Числовое значение коэффициента хрипов в точке над трахеей в диапазоне частот от 1200 до 1600 Гц: Kw=33,83%.
Числовое значение коэффициента хрипов в точке на груди в диапазоне частот от 600 до 1000 Гц: Kw=30,52%.
Числовое значение коэффициента хрипов в точке на спине в диапазоне частот от 400 до 800 Гц: Kw=30,52%.
Диагноз: бронхообструктивный синдром отсутствует.
Пример поясняется на фиг. 1, 2, 3 где изображена визуализация шумов дыхания. На фигурах изображены полученные на псевдоспектре пики в виде кругов (площадь круга обозначает высоту пика, а яркость круга - площадь пика). На фигурах видно, что в рассматриваемых диапазонах частот пики, имеют небольшую скученность и относительно небольшие размеры по сравнению с пиками в других частотных диапазонах.
Пример №2. Мальчик Н., 14 лет. Диагноз: бронхиальная астма атопическая средней степени тяжести.
Жалобы на сухой приступообразный кашель (чаще в ранние утренние часы), эпизоды затрудненного свистящего дыхания.
Объективно: кожные покровы чистые, физиологической окраски. Одышки нет. В зеве гиперемия. Носовое дыхание свободное. В легких дыхание жесткое, сухие свистящие хрипы на выдохе с обеих сторон. При сравнительной перкуссии легких коробочный оттенок. Спирометрически: признаки бронхиальной обструкции.
Записан респираторный шум в точке на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, поочередно, в течение 25 секунд. После этого записи подвергали обработке на компьютере с помощью предложенных формул.
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Числовое значение коэффициента хрипов в точке над трахеей в диапазоне частот от 1200 до 1600 Гц: Kw=66,75%.
Числовое значение коэффициента хрипов в точке на груди в диапазоне частот от 600 до 1000 Гц: Kw=62,SS%.
Числовое значение коэффициента хрипов в точке на спине в диапазоне частот от 400 до 800 Гц: Kw =50,78%.
Диагноз: Астма атопическая средней степени тяжести.
Пример поясняется на фиг. 4, 5, 6 где изображена визуализация шумов дыхания. На фигурах изображены полученные на псевдоспектре пики в виде кругов (площадь круга обозначает высоту пика, а яркость круга - площадь пика). На фигурах видно, что в рассматриваемых диапазонах частот пики, имеют большую скученность, относительно большие размеры и более светлый оттенок по сравнению с пиками в других частотных диапазонах.
Пример №3. Мальчик Д. 12 лет. Обструктивный бронхит. Жалобы на сухой приступообразный кашель.
Объективно: кожные покровы чистые, физиологической окраски. Одышки нет. В зеве гиперемия. Носовое дыхание свободное. В легких дыхание жесткое, выдох удлинен, единичные сухие свистящие хрипы с обеих сторон. Перкуторно коробочный оттенок. Спирометрически: признаки легкой бронхиальной обструкции.
Записан респираторный шум в точке на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, поочередно, в течение 25 секунд. После этого записи подвергали обработке на компьютере с помощью предложенных формул.
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Числовое значение коэффициента хрипов в точке над трахеей в диапазоне частот от 1200 до 1600 Гц: Kw=61,64%.
Числовое значение коэффициента хрипов в точке на груди в диапазоне частот от 600 до 1000 Гц: Kw =53,49%.
Числовое значение коэффициента хрипов в точке на спине в диапазоне частот от 400 до 800 Гц: Kw=44,52%.
Диагноз: Рецидивирующий обструктивный бронхит.
Пример поясняется на фиг. 7, 8, 9 где изображена визуализация шумов дыхания. На фигурах изображены полученные на псевдоспектре пики в виде кругов (площадь круга обозначает высоту пика, а яркость круга - площадь пика). На фигурах видно, что в рассматриваемых диапазонах частот пики, имеют большую скученность, относительно большие размеры и более светлый оттенок по сравнению с пиками в других частотных диапазонах.
Данные наблюдения демонстрируют, что метод регистрации респираторных шумов в трех точках: на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, поочередно, в течение 25 секунд, с применением построения и анализа псевдоспектра сигнала зарегистрированных респираторных шумов, является неинвазивным, быстрым способом диагностирования бронхообструктивного синдрома у детей и повышает точность диагностики за счет наличия числовых критериев. Обнаружено, что, если в результате компьютерного анализа в следующих диапазонах: для трахеи - 1200 до 1600 Гц, для груди - от 600 до 1000 Гц, для спины - от 400 до 800 Гц, коэффициент хрипов превышает 42% - это свидетельствует о наличии бронхообструктивного синдрома.

Claims (8)

  1. Способ диагностики бронхообструктивного синдрома путем регистрации дыхательных шумов с помощью электронного стетоскопа в точках: на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, поочередно, в течение 25 секунд каждая, с последующим их разбиением на интервалы по 170 мс, обработкой на компьютере с применением для каждого интервала быстрого преобразования Фурье (БПФ) и вычисления количественного значения шумов дыхания по формуле, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют дыхательные шумы в точке на поверхности спины справа в течение 25 секунд, на основе БПФ сигнала получают псевдоспектр в интервале частот от 200 до 2000 Гц; выделяют на псевдоспектре пики, вычисляют площадь фронта каждого полученного пика по следующей формуле:
  2. Figure 00000017
  3. где i - номер пика, pi - площадь фронта i-го пика, Ai(ƒ) - функция псевдоспектра, ƒ - частота сигнала, ƒ0i - частота минимального значения i-го пика, ƒƒi - частота максимального значения i-го пика,
  4. затем вычисляют коэффициент хрипов в следующих диапазонах: в точке на передней поверхности шеи над трахеей - от 1200 до 1600 Гц, для точки на передней поверхности правой части грудной клетки - от 600 до 1000 Гц, для точки на поверхности спины справа - от 400 до 800 Гц, при помощи следующих формул:
  5. Figure 00000018
  6. Figure 00000019
  7. Figure 00000020
  8. где Kw - коэффициент хрипов, Pmax - сумма квадратов площадей фронтов пиков, входящих в 5% максимальных значений pi, pi max - площадь фронта пика, входящего в 5% максимальных значений pi, n - количество пиков, входящих в 5% максимальных значений pi, n=0,05N, Р - сумма квадратов площадей фронтов всех пиков, N - количество всех пиков, и при значении коэффициента хрипов более 42% диагностируют наличие бронхообструктивного синдрома.
RU2019102274A 2019-01-28 2019-01-28 Способ диагностики бронхообструктивного синдрома RU2731389C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102274A RU2731389C1 (ru) 2019-01-28 2019-01-28 Способ диагностики бронхообструктивного синдрома

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102274A RU2731389C1 (ru) 2019-01-28 2019-01-28 Способ диагностики бронхообструктивного синдрома

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731389C1 true RU2731389C1 (ru) 2020-09-02

Family

ID=72421595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019102274A RU2731389C1 (ru) 2019-01-28 2019-01-28 Способ диагностики бронхообструктивного синдрома

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731389C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766751C1 (ru) * 2021-03-05 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU) Способ диагностики астматического бронхита в процессе аускультации легких взрослых людей

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2348352C2 (ru) * 2006-11-07 2009-03-10 Сургутский государственный университет Способ диагностики степени тяжести бронхиальной астмы
RU2014129135A (ru) * 2014-07-15 2016-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПолиМед-Экспресс" Способ диагностики бронхообструктивного синдрома

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2348352C2 (ru) * 2006-11-07 2009-03-10 Сургутский государственный университет Способ диагностики степени тяжести бронхиальной астмы
RU2014129135A (ru) * 2014-07-15 2016-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПолиМед-Экспресс" Способ диагностики бронхообструктивного синдрома

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТАТАРСКИЙ А.Р., Диагностика, дифференциальная диагностика и лечение бронхообструктивного синдрома: место комбинированных препаратов β2-агонистов и ингаляционных глюкокортикостероидов, Пульмонология 1’2011, сс.89-98. *
ФУРМАН Е.Г. и др., Сравнительная эффективность компьютерного анализа энергетической характеристики спектра респираторных шумов в трех точках для диагностики бронхообструктивного синдрома при бронхиальной астме у детей. Пермский медицинский журнал. 2015. Т. 32. N5. С. 77-88. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766751C1 (ru) * 2021-03-05 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU) Способ диагностики астматического бронхита в процессе аускультации легких взрослых людей

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1740095B1 (en) Non-invasive monitoring of respiratory rate
AU4395297A (en) A phonopneumograph system
US20080243017A1 (en) Breathing sound analysis for estimation of airlow rate
Kosasih et al. High frequency analysis of cough sounds in pediatric patients with respiratory diseases
Hult et al. A bioacoustic method for timing of the different phases of the breathing cycle and monitoring of breathing frequency
RU2731389C1 (ru) Способ диагностики бронхообструктивного синдрома
US20190388006A1 (en) Non-invasive system and method for breath sound analysis
Cohen Signal processing methods for upper airway and pulmonary dysfunction diagnosis
Kaniusas et al. Acoustical signal properties for cardiac/respiratory activity and apneas
Leiberman et al. Digital signal processing of stridor and snoring in children
Homs-Corbera et al. Algorithm for time-frequency detection and analysis of wheezes
Ari et al. On a robust algorithm for heart sound segmentation
Golpaygani et al. Detection and identification of S1 and S2 heart sounds using wavelet decomposition method
RU2301621C1 (ru) Способ диагностики синдрома бронхиальной обструкции
Rady et al. Respiratory wheeze sound analysis using digital signal processing techniques
Cortes et al. Monitoring of wheeze duration during spontaneous respiration in asthmatic patients
Castillo et al. Characterization of a tooth microphone coupled to an oral appliance device: a new system for monitoring OSA patients
Hoppenbrouwer et al. Airflow from nasal pulse oximetry in the screening of obstructive sleep apnea
Hsueh et al. Respiratory wheeze detection system
Muthusamy et al. An overview of respiratory airflow estimation techniques: Acoustic vs non-acoustic
TWI812285B (zh) 基於心跳間隔訊號與自迴歸移動平均模型之呼吸暫停事件偵測方法
Andres et al. Respiratory sounds analysis in the world of health 2.0 and medicine 2.0
Bandyopadhyaya et al. A novel spectrogram based approach towards automatic lung sound cycle extraction
Sierra et al. Comparison of respiratory rate estimation based on tracheal sounds versus a capnograph
Tenhunen et al. High frequency components of tracheal sound are emphasized during prolonged flow limitation

Legal Events

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

Effective date: 20210129