Способ контроля состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких на дому
Владельцы патента RU 2654613:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ТОИ ДВО РАН) (RU)
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для контроля состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких на дому. Контроль осуществляют по продолжительности шумов форсированного выдоха, определяемой по огибающей шумового процесса в полосе частот 200-2000 Гц. Используют акустический датчик, чувствительным элементом которого является преобразователь звукового давления. Датчик устанавливают без контакта с телом человека вне зоны выдыхаемого потока воздуха. Регистрируют звуковое давление, создаваемое шумами форсированного выдоха. Затем производят вычисление продолжительности шумов форсированного выдоха. Проводят оценку отклонения показателя продолжительности от результатов фонового измерения в состоянии ремиссии заболевания. Сравнивают полученное отклонение с индивидуальным порогом, определяемым по серии фоновых измерений. При превышении отклонения показателя продолжительности шумов индивидуального порога принимают решение об ухудшении состояния дыхательной системы. Способ позволяет просто, электробезопасно, объективно и неинвазивно осуществить контроль состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких на дому за счет использования акустического датчика с преобразователем звукового давления, установки датчика без контакта с телом человека вне зоны выдыхаемого потока воздуха и оценки наиболее значимых параметров. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для неинвазивной диагностики патологий органов дыхания в пульмонологии и удаленного мониторирования состояния дыхательной системы человека.
Контроль и мониторинг состояния дыхательной системы у больных такими обструктивными заболеваниями легких, как бронхиальная астма (БА) и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) на дому представляет важную задачу для выявления динамики состояния органов дыхания и принятия решения о дополнительных терапевтических мероприятиях.
С этой целью чаще всего используют потоко-объемные методы и измеряют спирометрические показатели вентиляционной функции легких. Например, с помощью индивидуальных механических пикфлоуметров (http://mpr-med.com/a260371-pikfluometr-raznovidnosti-pravilnoe.html) измеряют пиковую объемную скорость потока (ПОС) - параметра, по изменению которого контролируют состояние больного. Несмотря на то, что это простой способ, информация им предоставляемая не является достаточной для экспресс-оценки состояния больных, поскольку показатель ПОС не дает полной картины состояния больного. Кроме того, пикфлоуметр требуют гигиенического санитарного ухода (чистка, промывка).
Для той же цели применяют электронные малогабаритные индивидуальные электронные спирометры, которые измеряют большее число параметров вентиляционной функции и отображают их на экране. Например, известен астмамонитор AM1 фирмы Jaeger (http://jaeger.com.ua/index_5.htm), который вычисляет объем форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1) и форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ) - параметры, по изменению которых и их отношения (ОФВ1/ФЖЕЛ) контролируют состояние больного.
Недостаток потоко-объемных методов (спирометрии) состоит в невысокой чувствительности к изменениям состояния вентиляционной функции, достаточно высокой стоимости устройства и сложностей эксплуатации, требующих гигиенического обслуживания.
Известен бесконтактный способ диагностики нарушения бронхиальной проходимости путем регистрации звуков кашля микрофоном, устанавливаемым у рта больного в плоскости выходящего воздуха, и последующим спектральным анализом звуков кашля по полосам низких (100-300 Гц), средних (300-600 Гц) и высоких (600-5000 Гц) частот. Вывод о нарушении бронхиальной проводимости делают при значении доли относительной энергии высоких частот выше 65% (п. РФ №2254054 С1).
Известны контактные методы регистрации интенсивности дыхательного шума с использованием высокочувствительного микрофона, устанавливаемого на область гортани, например, п.п. РФ №2173536 C1, 2360599 С1, п. №120557 U1, или на грудную клетку в одну из стандартных точек аускультации, например, п. РФ №66174 U1.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ контроля состояния дыхательной системы человека по продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц, которую определяют по огибающей шумового процесса (п. РФ №2405429 С1). Способ включает установку на поверхность шеи акустического датчика в виде малогабаритного электретного микрофона со стетоскопической насадкой, регистрацию колебательных смещений тканей тела на шее, создаваемых шумами форсированного выдоха, запись сигнала и его обработку в компьютере, снабженном программой для вычисления продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц. По изменению продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц в сравнении с предыдущими измерениями (отклонение показателя) оценивают динамику состояния дыхательной системы. Причем при превышении отклонения показателя индивидуального порога принимают решение о значимом ухудшении состояния дыхательной системы.
Способ сложен для использования в домашних условиях, требует применения специализированного датчика, содержащего электретный микрофон определенного типа со стетоскопической насадкой особой формы и размеров, является недостаточно электробезопасным из-за контакта с телом человека.
Техническая проблема состоит в разработке способа контроля состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких, который был бы пригоден для осуществления в домашних условиях.
Проблема решается предлагаемым способом контроля состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких на дому по продолжительности шумов форсированного выдоха, определяемой по огибающей шумового процесса в полосе частот 200-2000 Гц, при котором акустическим датчиком, чувствительным элементом которого является преобразователь звукового давления, без контакта с телом человека осуществляют регистрацию звукового давления вне зоны выдыхаемого при форсированном выдохе потока воздуха, регистрацию полученного сигнала шумов форсированного выдоха, вычисление продолжительности шумов форсированного выдоха, оценку отклонения показателя продолжительности от результатов фонового измерения в состоянии ремиссии заболевания, сравнение полученного отклонения с индивидуальным порогом, определяемым по серии фоновых измерений, и при превышении отклонения показателя продолжительности шумов индивидуального порога принимают решение об ухудшении состояния дыхательной системы.
При этом превышение отклонения показателя продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц индивидуального порога, свидетельствующее о значимом ухудшении состояния дыхательной системы, служит основанием для изменения терапии, например увеличения дозы ингаляционных гормональных препаратов у больных БА и ХОБЛ.
В отличие от прототипа, в котором для вычисления продолжительности дыхательных шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц используют регистрацию акустическим датчиком колебательного смещения тканей тела на поверхности шеи, что требует специализированного датчика, содержащего помимо электретного микрофона стетоскопическую насадку особой формы и размеров, которую устанавливают на шею человека с обеспечением механического контакта с телом, в предлагаемом устройстве продолжительность шумов форсированного выдоха определяют по измерению звукового давления, создаваемого шумами форсированного выдоха в воздушной среде, окружающей тело человека, вне зоны выдыхаемого человеком потока воздуха и без контакта с телом человека, что повышает электробезопасность способа, значительно упрощает его применение в домашних условиях, поскольку позволяет, например, использовать в качестве акустического датчика обычный малогабаритный микрофон, подключенный к цифровому устройству, жесткий диск которого снабжен программой записи сигнала и вычисления продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц.
Для упрощения и удешевления способа контроля на дому запись шумов форсированного выдоха может быть осуществлена с использованием микрофона, встроенного в сотовый телефон, который одновременно позволяет передать записанный сигнал шумов форсированного выдоха и/или результат вычисления продолжительности шумов форсированного выдоха по системе Интернет или блютуз на цифровое устройство в специализированный центр или поликлинику, или прямо лечащему врачу. Такой способ позволит осуществлять контроль за состоянием больного в режиме отдаленного мониторинга и при необходимости вмешаться с целью превентивной терапевтической помощи.
Возможность использования звукового давления шумов форсированного выдоха, записанного малогабаритным микрофоном, установленным без контакта с телом человека, вне зоны выдыхаемого при форсированном выдохе потока воздуха для вычисления продолжительности шумов в полосе частот 200-2000 Гц была доказана на основании проведенных заявителем экспериментальных исследований.
В ходе этих исследований шумы форсированного выдоха (ФВ) регистрировали на 26 добровольцах обоего пола. Запись шумов ФЗ производилась синхронно электретным микрофоном (W62A) со стетоскопической насадкой, установленным на боковую поверхность шеи, и однотипным петличным микрофоном (W62A) с клипсой. Стетоскопический датчик устанавливался на боковую поверхность шеи над трахеей, придерживался рукой самого обследуемого и измерял колебательные смещения тканей тела. Микрофон с клипсой закреплялся непосредственно на воротнике рубашки обследуемого и измерял звуковое давление в воздушной среде вне зоны выдыхаемого воздуха. Оба микрофона были подключены к стереовходу микрофонного канала профессиональной выносной звуковой карты Transit (М-Audio). Запись производилась по двум каналам в программе SpectraPlus (SounTech) с частотой дискретизации 8000 Гц.
Далее записи были преобразованы в формат звуковых файлов *.wave. Для каждого добровольца проводилось 3 записи маневра ФВ. Для каждой записи была вычислена продолжительность шумов ФВ в полосе частот 200-2000 Гц с помощью разработанного ранее программного обеспечения (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Костив А.Е., Горовой С.В., Почекутова И.А., Бондарь Г.Н. Акустическая аппаратура для исследования дыхательных звуков человека // Приборы и техника эксперимента, 2008. Т. 51, №2, С. 147-154). Величины продолжительности шумов ФВ в полосе частот 200-2000 Гц, полученные обоими трактами, были сравнены с помощью непараметрического теста Вилкоксона для зависимых выборок (Statistica 6, StatSoft). Результат теста представлен в таблице (значимыми признавались различия при р<0.05).
Как следует из таблицы, величины продолжительности шумов ФВ в полосе частот 200-2000 Гц, измеренные обоими трактами, статистически не различаются, и, следовательно, контроль индивидуальной продолжительности шумов форсированного выдоха в полосе частот 200-2000 Гц у обследуемых на дому по измерению звукового давления, создаваемого шумами форсированного выдоха в воздушной среде, окружающей тело человека, вне зоны выдыхаемого человеком потока воздуха, обладает теми же диагностическими характеристиками, что и прототип, при этом заявляемый способ безопаснее и проще при использовании.
1. Способ контроля состояния дыхательной системы больных обструктивными заболеваниями легких на дому по продолжительности шумов форсированного выдоха, определяемой по огибающей шумового процесса в полосе частот 200-2000 Гц, который включает регистрацию акустическим датчиком шумов форсированного выдоха, оцифровку и запись зарегистрированных сигналов, вычисление продолжительности шумов форсированного выдоха, оценку отклонения показателя продолжительности от результатов фонового измерения в состоянии ремиссии заболевания, сравнение полученного отклонения с индивидуальным порогом, определяемым по серии фоновых измерений, и при превышении отклонения показателя продолжительности шумов индивидуального порога принимают решение об ухудшении состояния дыхательной системы, отличающийся тем, что акустический датчик, чувствительным элементом которого является преобразователь звукового давления, устанавливают без контакта с телом человека вне зоны выдыхаемого потока воздуха и регистрируют звуковое давление, создаваемое шумами форсированного выдоха.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию определения продолжительности шумов форсированного выдоха осуществляют путем передачи записанных сигналов шумов форсированного выдоха по системе удаленного доступа в аналитический центр, осуществляющий контроль за состоянием больного.
