УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА ДЫХАТЕЛЬНЫХ ШУМОВ

Полезная модель относится к медицинской диагностической технике и может быть использована для регистрации дыхательных шумов в пульмонологии и автоматической диагностики нарушений бронхиальной проходимости.
Известны устройства регистрации и компьютерного анализа дыхательных сигналов (дать ссылку источника). Однако они громоздки и их применение возможно только в условиях стационара, кроме того, оценка характера дыхательных сигналов на данном оборудовании - субъективная.
Прототипом заявляемой полезной модели является устройство регистрации и анализа дыхательных шумов (RU, 2255054, кл. А61В 5/08, 2002 г), включающее последовательно соединенные микрофон (трансформаторного типа), установленный на расстоянии 15 см от полости рта обследуемого, соединенный со входом звуковой платы, подключенной к материнской плате компьютера, устройства для долговременного хранения данных в виде жесткого магнитного диска и аудиоколонок или головных телефонов для воспроизведение звука кашля обследуемого.
Программное обеспечение компьютера позволяет выбирать звук каждого кашля из каскада и анализировать его отдельно при помощи спектрального анализа звуков кашля по полосам низких, средних и высоких частот. Результаты обработки выводятся на монитор в виде круговой диаграммы, отражающей распределение относительной энергии звуков кашля. Устройство позволяет расширить круг больных, у которых исследуется бронхиальная проходимость.
Недостатками прототипа являются:
- неудобство использования бесконтактного микрофона, устанавливаемого на фиксированном расстояние (15 см.);
- необходимость вызова у пациента приступа кашля;
- отсутствие возможности регистрации и анализа непроизвольных дыхательных шумов;
- наличие дополнительного шума, вызванного использованием бесконтактного датчика и регистрацией дыхательного сигнала в свободном слуховом поле.
Задачей полезной модели является создание простого в использовании устройства, выполняющего функции регистрации и автоматического распознавания нарушения бронхиальной проходимости при массовых заболеваниях и профилактических осмотрах.
Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства и уменьшение ошибок диагностики за счет регистрации дыхательных шумов на магнитном носителе и автоматического их анализа с целью распознавания принадлежности регистрируемого дыхательного шума к одному из двух классов "норма" или "патологии" звуков дыхания.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в устройстве регистрации и анализа дыхательных шумов, содержащем акустоэлектрический преобразователь, выход которого соединен кабелем с входом звуковой платы персонального компьютера, а выход платы подключен к электроакустическому преобразователю, согласно полезной модели устройство дополнительно содержит головку фонендоскопа, в полости которой размещен акустоэлектрический преобразователь, цилиндрическую камеру, в днище которой вмонтирована головка фонендоскопа с возможностью расположения его мембраны в плоскости днища цилиндрической камеры и электронный усилитель, расположенный между крышкой цилиндрической камеры и входом звуковой платы. При этом кабель, подключенный к выходу акустоэлектрического преобразователя, выведен через отверстие, выполненное в центре крышки цилиндрической камеры, и закреплен в нем с помощью эпоксидного компаунда. Акустоэлектрический преобразователь выполнен в виде электретного микрофона, а жесткий диск персонального компьютера содержит программный блок анализа дыхательных шумов.
Размещение акустоэлектрического преобразователя внутри фонендоскопической
головки позволяет упростить регистрацию дыхательных шумов от места возникновения (грудной клетки, спины и гортани) и снизить влияние посторонних (внешних) шумов при регистрации.
Устройство регистрации и анализа дыхательных шумов поясняется чертежом: где на фиг.1 - блок-схема устройства; на фиг.2 - график изменения признака дыхательного цикла Р в зависимости от положения расчетного окна.
Устройство регистрации и анализа дыхательных шумов содержит акустоэлектрический преобразователь 1, выполненный в виде электретного микрофона, выход 2 которого соединен кабелем 3 с входом 4 звуковой платы 5 персонального компьютера 6. Выход 7 звуковой платы 5 подключен к электроакустическому преобразователю 8. Акустоэлектрический преобразователь 1 закреплен во внутренней полости 9 головки фонендоскопа 10, которая вмонтирована в днище 11 цилиндрической камеры 12 так, что ее мембрана 13 расположена в плоскости 14 днища 11. Цилиндрическая камера 12 помимо днища 11 снабжена крышкой 15, в центре которой образовано отверстие 16. Кабель 3 пропущен через отверстие 16 и закреплен в нем эпоксидным компаундом 17. За цилиндрической камерой 12 расположен электронный усилитель 18, который включен между выходом акустоэлектрического преобразователя 1 и входом 4 звуковой платы 5.
Устройство регистрации и анализа дыхательных шумов работает следующим образом. Сидящему (или стоящему) обследуемому устанавливают акустоэлектрический преобразователь 1 (электретный микрофон) на грудную клетку (в одной из стандартных точек аускультации). Пациент дышит, и соответствующий акустический сигнал, преобразованный с помощью акустоэлектрического преобразователя 1 в электрический сигнал, поступает через электронный усилитель 18 на вход 4 звуковой платы 5 и подвергается оцифровке. С помощью программы, установленной на персональном компьютере 6, оцифрованный сигнал длительностью 10 с фиксируется в памяти компьютера 6, а затем регистрируется на жестком диске. Обработка записанного дыхательного шума осуществляется с помощью программы, установленной на жестком диске персональном компьютера 6. С целью удаления помех (сетевых наводок, вибраций
мышц) производится фильтрация сигнала в полосе частот 45-2000 Гц, по обработанному временному ряду (ВР) с помощью специального расчетного окна (РО), длина которого устанавливалась в соответствии с настроечным параметром а (а=512, 1024, 2048), а положение левой границы изменяется дискретно, начиная от начала временного ряда с периодом равным собственной длине. В пределах РО вычисляется признак дыхательного цикла Р, затем РО перемещается вправо на собственную длину и расчет повторяется. Полученный график изменения признака дыхательного цикла Р в зависимости от положения РО регистрируется на жестком диске (фиг.2). Сравнение этого графика с примерами, которые сохраняются в базе классов дыхательных шумов на жестком диске, позволяет отделять записи с нормальными дыхательными сигналами от записей дыхательных сигналов при наличии различных патологий органов дыхания.
Разработан опытный образец устройства регистрации и анализа дыхательных шумов, проведены его успешные испытания в пульмологическом отделении областной больницы г.Твери. Создан архив записей, иллюстрирующих норму и три вида патологий: пневмонию, бронхит и бронхиальную астму. Полученные образцы дыхательных шумов позволили определить основные характеристики классов "норма" и "патологии" звуков дыхания. Заявленная полезная модель позволяет выполнять распознавание записей с нормальным дыханием от записей патологии при наличии различных патологий органов дыхания. Ошибка в распознавании составляет не более 10%.