Фоноспірографічний комп’ютерний комплекс як засіб електронної аускультації

Науковці Інституту гідромеханіки НАН України розробили, апробували, запатентували та впровадили у медичну практику інноваційний фоноспірографічний комп’ютерний комплекс «КоРА-03М1».

Найпростішим та найпоширенішим методом медичної діагностики функціонального стану людського організму здавна є аускультація – вислуховування звуків життєдіяльності людини (передусім роботи її серця та легенів). Проте, зважаючи на низку обмежень традиційної суб’єктивної аускультації, виникла нагальна потреба застосування новітніх технологій, що ґрунтуються на здобутках акустоелектроніки та комп’ютерної техніки. Працюючи над вирішенням цієї проблеми, науковці Інституту гідромеханіки НАН України під керівництвом директора інституту академіка НАН України В.Т. Грінченка розробили, апробували, запатентували та впровадили у медичну практику фоноспірографічний комп’ютерний чотириканальний комплекс «КоРА-03М1», що має на меті об’єктивізувати результати звукової діагностики.

Основними перевагами традиційної аускультації є неінвазивність та простота здійснення процедури вислуховування звуків життєдіяльності людини, а також екологічна безпечність. Вона дозволяла отримувати досить великий обсяг інформації, на основі аналізу якої лікар констатував наявність (або відсутність) у пацієнта певного захворювання, та (за позитивної відповіді) давати поради подальших методів його лікування. Проте всі моделі апаратів для здійснення аускультації (стетоскопів та стетофонендоскопів), що застосовуються у сучасній медичній практиці, мають один суттєвий недолік, а саме: у певних частотних смугах (діапазонах) спостерігаються провали – різкі спади їх чутливості. Отже, за умови збігу частот корисного сигналу з частотою провалу значно знижується імовірність верифікації лікарем аускультативних ознак, тобто симптомів певних захворювань. Інша група недоліків пов’язана із так званим людським чинником. По-перше, акустичні характеристики слухового апарату людини з віком погіршуються. По-друге, не кожен лікар має одночасно і хороший слух, і хорошу слухову пам’ять. Крім того, отриману інформацію (якісну, але не кількісну) неможливо задокументувати в такий спосіб, аби відтворювати її в разі потреби.

Розвиток акустоелектроніки та комп’ютерної техніки уможливив створення електронних засобів аускультації, які дають змогу отримувати об’єктивні та кількісні дані щодо звуків життєдіяльності людини, документувати, архівувати, візуалізувати та багаторазово відтворювати звукові образи. У низці випадків новітні засоби аускультації здатні виступати альтернативою рентгенографічним і ультразвуковим дослідженням.

Як відомо, в організмі людини функціонують кровоносна (серцево-судинна), травна й видільна (шлунково-кишкова), лімфатична, дихальна системи, під час роботи яких здійснюється перенесення різних субстанцій (крові, лімфи, їжі, газів, продуктів життєдіяльності тощо) відповідними комунікаціями. Під час зазначених процесів відбувається генерація звуків – у тому числі звуків дихання. Останні, генеруючись всередині організму, передаються на поверхню, внаслідок чого змінюються такі їх характеристики (показники), як звуковий тиск та швидкість коливань. Для вимірювання (електронної аускультації) цих показників призначені спеціальні прилади – контактні мікрофони (датчики звукового тиску) та акселерометри (датчики швидкості коливань). Спроектовані науковцями Інституту гідромеханіки НАН України прилади електронної аускультації з удосконаленою конструкцією і, відповідно, вищою ефективністю послугували основою при конструюванні фоноспірографічного комп’ютерного комплексу, що отримав назву «КоРА-03М1».

Даний комплекс призначений для диференціальної кількісної діагностики та об’єктивації стану бронхолегеневої системи людини в цілому й окремо легенів. Він здійснює електронну аускультацію у кілька послідовних етапів. Спершу звуки дихання реєструються чотирма датчиками, заздалегідь приклеєними до грудної двобічного лейкопластира. Коливання тіла, що спричинені звуками дихання, перетворюються акселерометрами на електричну напругу, яка посилюється, фільтрується і надходить у комп’ютер, де зазнає обробки за допомогою спеціального програмного забезпечення, що теж було розроблено фахівцями Інституту гідродинаміки НАН України. Потім сигнали візуалізуються на моніторі у вигляді відповідних акустичних характеристик у часовому, спектральному та кореляційному просторі – фоноспірограм. За необхідності їх можна роздрукувати на поліхромному принтері. Даний комплекс дозволяє не лише визначати та диференціювати типи дихання, виокремлювати сухі та вологі хрипи, а також крепітацію, але й класифікувати стан бронхолегеневої системи та окремо легенів за трьома критеріями: «норма», «патологія», «рекомендовано додаткове обстеження». Уся зареєстрована інформація щодо звуків дихання обстежуваної особи документується, архівується та постійно зберігається у пам’яті персонального комп’ютера. Таким чином, передбачено можливість багаторазового прослуховування звукової інформації.

Зазначений комплекс було використано при здійсненні науковцями Інституту гідромеханіки НАН України та Інституту медицини праці НАМН України спільних досліджень з виявлення й об’єктивізації аускультативних ознак, характерних для пацієнтів, хворих на пневмоконіоз – професійне захворювання шахтарів і металургів, що спричинене впливом виробничого пилу, – та хронічне обструктивне захворювання легенів (ХОЗЛ).

Фоноспірографічний комп’ютерний комплекс «КоРА-03М1» успішно застосовується у медичних пульмонологічних центрах України й клініках провідних науково-дослідних інститутів НАМН України при обстеженні стану бронхолегеневої системи пацієнтів та моніторингу професійних захворювань і дозволяє підвищувати достовірність виявлення захворювань легенів на ранніх стадіях.

За матеріалами Інституту гідромеханіки НАН України