[go: up one dir, main page]

RU2766751C1 - Method for diagnosing asthmatic bronchitis in process of lung auscultation in adults - Google Patents

Method for diagnosing asthmatic bronchitis in process of lung auscultation in adults Download PDF

Info

Publication number
RU2766751C1
RU2766751C1 RU2021105685A RU2021105685A RU2766751C1 RU 2766751 C1 RU2766751 C1 RU 2766751C1 RU 2021105685 A RU2021105685 A RU 2021105685A RU 2021105685 A RU2021105685 A RU 2021105685A RU 2766751 C1 RU2766751 C1 RU 2766751C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
patient
matrix
asthmatic bronchitis
value
Prior art date
Application number
RU2021105685A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Владимирович Артёменко
Наталья Михайловна Калугина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU)
Priority to RU2021105685A priority Critical patent/RU2766751C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2766751C1 publication Critical patent/RU2766751C1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B7/00Instruments for auscultation
    • A61B7/02Stethoscopes
    • A61B7/04Electric stethoscopes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/14Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/16Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/18Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, particularly to pulmonology and functional diagnostics, and aims at diagnosing asthmatic bronchitis in pulmonary auscultation during examination of a patient using an electronic stethoscope. Method for diagnosing asthmatic bronchitis in the process of auscultation of the lungs of adults involves recording a respiratory noise in a point above the larynx region using an electronic stethoscope for 30 seconds, followed by sampling the signal in a computer with a sampling rate of 4 kHz. Further, calculating the value of the indicator variable Id as the average value of the squares of the elements of the main diagonal of the RR matrix, which is the product of the reference matrix Re corresponding to the signal of a person having no respiratory disease by the bispectrum matrix
Figure 00000019
,
where
Figure 00000020
is the third-order sample moment (bispectrum matrix element), x(i) is the ith sample of the recorded respiratory noise signal x(t), I is the number of samples of the discrete signal x(t), k and l are the indices readings of time shifts from a plurality of {0, 50, 80, 100, 140, 190}. Then the patient’s state is correlated with the following groups: “patient is healthy”, if Id ⸦ [0; 4], “presence of asthmatic bronchitis is highly probable”, if Id ⸦ [32; 50], “additional examination is required”, if the value of Id is not included in the specified intervals.
EFFECT: increased noise immunity of respiratory sound recording during lung auscultation using an electronic stethoscope and the efficiency of automated diagnosis of asthmatic bronchitis by calculating a certain indicator variable for the examined patient and comparing its value with the threshold value previously determined on a representative sample of healthy people.
1 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к пульмуналогии и функциональной диагностике, и предназначено для диагностики астматического бронхита при аускультации легких во время осмотра пациента с использованием электронного стетоскопа.The invention relates to medicine, in particular to pulmonology and functional diagnostics, and is intended for diagnosing asthmatic bronchitis by auscultation of the lungs during examination of a patient using an electronic stethoscope.

Астматический бронхит имеет инфекционно-аллергическую природу и провоцируется как инфекционно (вирусы, бактерии, грибки), так и аллергенами. Своевременное диагностирование заболевание позволяет купировать и лечить его в более короткие сроки и с большей эффективностью. Во время профилактических и первичных осмотров применяется аускультация легких. При аускультации врач идентифицирует, как правило, жесткое дыхание, сопровождающее свистящими или влажными хрипами. Первичный диагноз в этом случае имеет небольшую чувствительность (порядка 0,7-0,75 и менее у не специализированного в области пульмонологии врача) и, как правило, требует дальнейшего обследования пациента инструментальными методами в клинических условиях. В связи с этим, диагностика астматического бронхита с помощью неэлектронного стетоскопа является не самым эффективным методом.Asthmatic bronchitis has an infectious-allergic nature and is provoked both infectiously (viruses, bacteria, fungi) and allergens. Timely diagnosis of the disease allows you to stop and treat it in a shorter time and with greater efficiency. During preventive and primary examinations, auscultation of the lungs is used. On auscultation, the physician identifies, as a rule, hard breathing, accompanied by wheezing or moist rales. The primary diagnosis in this case has little sensitivity (of the order of 0.7-0.75 or less for a doctor who is not specialized in the field of pulmonology) and, as a rule, requires further examination of the patient with instrumental methods in a clinical setting. In this regard, the diagnosis of asthmatic bronchitis using a non-electronic stethoscope is not the most effective method.

Применение электронных стетоскопов позволяет автоматизировать процесс диагностики с помощью компьютерных программ, реализующих различные преобразования сигнала, существенно повышая диагностические чувствительность, специфичность и эффективность. Существенное повышение диагностических возможностей происходит при применении электронных стетоскопов с последующей обработкой регистрируемой информации (Зайцева Е.Г., Чернецкий М.В., Шевель Н.А. О возможности дистанционной диагностики дыхательной системы человека методом аускультации. Приборы и методы измерений. 2020;11(2):148-154. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-2-148-154).The use of electronic stethoscopes makes it possible to automate the diagnostic process using computer programs that implement various signal transformations, significantly increasing diagnostic sensitivity, specificity and efficiency. A significant increase in diagnostic capabilities occurs when using electronic stethoscopes with subsequent processing of the recorded information (Zaitseva E.G., Chernetsky M.V., Shevel N.A. On the possibility of remote diagnosis of the human respiratory system by auscultation. Instruments and measurement methods . 2020;11 (2):148-154 https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-2-148-154).

Известен способ диагностики бронхообструктивного синдрома (RU 2 731 389, Малинина С.В. и Фурманова Е.Г., 2019 г.) заключающийся в регистрации сигнала дыхательного шума в определенных точках в течение 25 секунд, с применением в дальнейшем быстрого преобразования Фурье для получения псевдоспектра, вычисления далее определенных, характеризующих псевдоспектр, «коэффициентов хрипов» и сравнения полученных значений с пороговыми для диагностики. Недостатком применения способа изобретения для диагностики астматического бронхита является необходимость аускультации в нескольких точках с идентификацией значений коэффициентов хрипов на обучающей выборке и наличием систематических смещений значений указанных коэффициентов при применении быстрого преобразования Фурье. Для исключения этого и других недостатков предлагается применять биспектр. Использование его в качестве индикаторной переменной впервые было описано в работе Алексенко В.В. (Алесенко В.В. Вибрации в технике: справочник: в 6 т. - М.: Машиностроение, 1981, Т. 5: Измерения и испытания. - 496 с). A known method for diagnosing broncho-obstructive syndrome (RU 2 731 389, Malinina S.V. and Furmanova E.G., 2019) consists in registering a respiratory noise signal at certain points for 25 seconds, with the use of a fast Fourier transform to obtain pseudospectrum, calculation of further defined, characterizing the pseudospectrum, "wheezing coefficients" and comparing the obtained values with threshold values for diagnosis. The disadvantage of using the method of the invention for diagnosing asthmatic bronchitis is the need for auscultation at several points with the identification of the values of the wheezing coefficients on the training set and the presence of systematic shifts in the values of these coefficients when applying the fast Fourier transform. To eliminate this and other shortcomings, it is proposed to use a bispectrum. Its use as an indicator variable was first described in the work of Aleksenko V.V. (Alesenko V.V. Vibrations in technology: a reference book: in 6 volumes - M .: Mashinostroenie, 1981, V. 5: Measurements and tests. - 496 s).

Распознавание астматического бронхита предлагается осуществлять по минимуму евклидова расстояния от эталонного биспектра. Используются следующие достоинства биспектра: функция позволяет восстанавливать информацию о фазовых сдвигах анализируемого сигнала, биспектр гауссового шума равен нулю (улучшается помехоустойчивость), биспектр инвариантен к смещению исходного сигнала, вычисление дискретной спектральной функции требует меньше вычислительных ресурсов (чем вычисление ин6тегральных показателей).Recognition of asthmatic bronchitis is proposed to be carried out by the minimum of the Euclidean distance from the reference bispectrum. The following advantages of the bispectrum are used: the function allows restoring information about the phase shifts of the analyzed signal, the Gaussian noise bispectrum is equal to zero (noise immunity improves), the bispectrum is invariant to the original signal shift, the calculation of the discrete spectral function requires less computational resources (than the calculation of integral indicators).

Применение биспектра в диагностических целях для решения медицинских задач описывается, например, в работах Хабарова М.Ю. (Хабарова М. Ю., Индюхин А. Ф. Возможности полиспектрального анализа электроэнцефалограмм в исследовании когнитивных процессов //Известия Южного федерального университета. Технические науки. - 2008. - Т. 83. - №. 6.), Zhang Ji-Wu, Zheng Chong and Xie Au. Bispectrum analysis of focal is chemic cerebral EEG signal using third-order recursion method //IEE Trans.Biomedical Engtnttring.-March 2000. -Vol 47, №3. -P.118-127 (анализируются возможности применения биспектра в качестве классификатора при анализе биологического сигнала ЭЭГс целью выявления различных ишемических нарушений головного мозга) и Поревой А.С. (Порева А. С. и др. Применение полиспектрального анализа для определения диагностических признаков в звуках дыхания больных ХОБЛ //Вiсник Національного технічного університету ХПI. Серiя: Новi рiшення в сучасних технологіях. - 2014. - №. 36. - С. 49-55.) В частности, в последней работе предлагается метод анализа дыхательного шума у здоровых людей и больных с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) на основе расчетов функции бикогерентности путем анализа звуков дыхания для классификационной идентификации состояние здоровья системы дыхания (для ХОБЛ).The use of the bispectrum for diagnostic purposes for solving medical problems is described, for example, in the works of Khabarov M.Yu. (Khabarova M. Yu., Indyukhin A. F. Possibilities of polyspectral analysis of electroencephalograms in the study of cognitive processes // Proceedings of the Southern Federal University. Technical sciences. - 2008. - V. 83. - No. 6.), Zhang Ji-Wu, Zheng Chong and Xie Au. Bispectrum analysis of focal is chemic cerebral EEG signal using third-order recursion method //IEE Trans.Biomedical Engtnttring.-March 2000.-Vol 47, no.3. -P.118-127 (the possibilities of using the bispectrum as a classifier in the analysis of the biological signal of the EEG in order to identify various ischemic disorders of the brain are analyzed) and Porevoy A.S. (Poreva A. S. et al. The use of polyspectral analysis to determine diagnostic signs in the breathing sounds of patients with COPD // Bulletin of the National Technical University KhPI. Series: New developments in modern technologies. - 2014. - No. 36. - P. 49- 55.) In particular, the latter paper proposes a method for analyzing breath sounds in healthy people and patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) based on the calculation of the bicoherence function by analyzing breath sounds for classification identification of the state of health of the respiratory system (for COPD).

Основным недостатком предложенных подходов является вычисление биспектральных матриц больших размерностей, что приводит к необходимости хранения больших объемов данных, не обладающих индикаторными характеристиками для определенного заболевания (в частности, астматического бронхита). Кроме того, данный подход не применяется для автоматической диагностики астматического бронхита с помощью электронного стетоскопа. Применение аускультации, без последующей компьютерной обработки дыхательного шума, используется в настоящее время при пропедевтике, предикативной, превентивной диагностиках с обязательным впоследствии обследованием пациента инструментальными методами.The main disadvantage of the proposed approaches is the calculation of bispectral matrices of large dimensions, which leads to the need to store large amounts of data that do not have indicator characteristics for a particular disease (in particular, asthmatic bronchitis). In addition, this approach is not applicable to the automatic diagnosis of asthmatic bronchitis using an electronic stethoscope. The use of auscultation, without subsequent computer processing of respiratory noise, is currently used in propaedeutics, predicative, preventive diagnostics with a mandatory subsequent examination of the patient by instrumental methods.

Технической задачей способа является повышение диагностической эффективности диагностики астматического бронхита с помощью электронного стетоскопа, в том числе за счет улучшения помехоустойчивости при регистрации дыхательного шума.The technical objective of the method is to increase the diagnostic efficiency of diagnosing asthmatic bronchitis using an electronic stethoscope, including by improving noise immunity when registering respiratory noise.

Технический результат повышения помехоустойчивости регистрации дыхательного шума при аускультации легких при помощи электронного стетоскопа и эффективности автоматизированной диагностики астматического бронхита достигается путем вычисления определенной индикаторной переменной для обследуемого пациента и сравнения ее значения с пороговым, определенным ранее на репрезентативной выборке здоровых людей.The technical result of increasing the noise immunity of recording respiratory sounds during auscultation of the lungs using an electronic stethoscope and the effectiveness of automated diagnosis of asthmatic bronchitis is achieved by calculating a certain indicator variable for the examined patient and comparing its value with a threshold value previously determined on a representative sample of healthy people.

Указанный результат достигается тем, что способ диагностики астматического бронхита в процессе аускультации легких взрослых людей, заключается в регистрации дыхательного шума в точке над областью гортани с помощью электронного стетоскопа в течение 30 секунд, с последующей дискретизацией сигнала в компьютере с частотой дискретизации 4 кГц и вычислением значения индикаторной переменной Id (среднее значение квадратов элементов главной диагонали матрицы RR по формуле

Figure 00000001
, где RR - произведение эталонной матрицы This result is achieved by the fact that the method for diagnosing asthmatic bronchitis in the process of auscultation of the lungs of adults consists in registering respiratory noise at a point above the larynx area using an electronic stethoscope for 30 seconds, followed by sampling the signal in a computer with a sampling rate of 4 kHz and calculating the value indicator variable Id (mean value of the squares of the elements of the main diagonal of the matrix RR according to the formula
Figure 00000001
, where RR is the product of the reference matrix

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

соответствующей сигналу человека, не имеющего заболевания органов дыхания, на матрицу биспектра, вычисленного по формуле

Figure 00000003
, где
Figure 00000004
- выборочный момент третьего порядка (элемент матрицы биспектра), x(i) - i-я дискрета зарегистрированного сигнала дыхательного шума x(t), I - количество отсчетов дискретного сигнала x(t), k и l - значения индексов отсчетов временных сдвигов из множества {0, 50, 80, 100, 140, 190}) для соотнесения состояния пациента к группам: «пациент здоров» - Id ⸦ [0; 4], «высоковероятно наличие астматического бронхита» - Id ⸦ [32; 50], «требуется дополнительное обследование» - если значение Id не входит в указанные интервалы.corresponding to the signal of a person who does not have a respiratory disease, on the bispectrum matrix calculated by the formula
Figure 00000003
, where
Figure 00000004
is the sampling moment of the third order (element of the bispectrum matrix), x(i) is the i-th sample of the recorded breath signal x(t), I is the number of samples of the discrete signal x(t), k and l are the index values of the samples of time shifts from sets {0, 50, 80, 100, 140, 190}) to correlate the patient's condition to the groups: "patient is healthy" - Id ⸦[0; 4], "highly likely to have asthmatic bronchitis" - Id ⸦[32; 50], “an additional examination is required” - if the value of Id is not included in the specified intervals.

То есть с помощью электронного стетоскопа у пациента в течение 30 секунд в точке над областью гортани регистрируется сигнал дыхательного шума, для которого вычисляется индикаторный коэффициент (впоследствии сравниваемый с пороговым), представляющий собой среднее значений квадрата отклонение величин главной диагонали произведения полученной матрицы биспектра сигнала дыхательного шума обследуемого пациента на эталонную обратную матрицу биспектра сигнала человека, не имеющего заболеваний органов дыхания.That is, with the help of an electronic stethoscope, a breath noise signal is recorded in a patient at a point above the larynx area for 30 seconds, for which an indicator coefficient is calculated (subsequently compared with a threshold), which is the average of the squared deviation of the values of the main diagonal of the product of the obtained matrix of the respiratory sound signal bispectrum of the examined patient to the reference inverse matrix of the signal bispectrum of a person who does not have respiratory diseases.

Способ осуществляется следующим образом. У пациента с помощью электронного стетоскопа (например, 3M™Littmann с функцией Bluetooth 3200BK27 - производитель: 3M Littmann, США) регистрируется дыхательный шум в области точке над областью гортани на протяжении 30 секунд. Данный сигнал передается в вычислительное устройство, которое выполняет следующие действия для соотнесения состояния пациента к одной из групп - «пациент здоров» или «высоковероятно наличие астматического бронхита» - по алгоритму:The method is carried out as follows. Using an electronic stethoscope (for example, 3M™ Littmann with Bluetooth 3200BK27 - manufacturer: 3M Littmann, USA), the patient registers a respiratory sound at a point above the larynx for 30 seconds. This signal is transmitted to the computing device, which performs the following actions to correlate the patient's condition to one of the groups - "the patient is healthy" or "the presence of asthmatic bronchitis is highly likely" - according to the algorithm:

1. Осуществляется дискретизация сигнала с частотой 4 кГц, - для формирования дискретного сигнала (x(t)).1. The signal is sampled at a frequency of 4 kHz, - to form a discrete signal (x(t)).

2. Определяется матрица биспектра по формуле:2. The bispectrum matrix is determined by the formula:

Figure 00000005
, (1)
Figure 00000005
, (one)

где

Figure 00000004
- выборочный момент третьего порядка (элемент матрицы биспектра), x(i) - i-я дискрета сигнала x(t), k и l - индексы отсчетов временных сдвигов, I - количество отсчетов дискретного сигнала x(t).where
Figure 00000004
- sampling moment of the third order (element of the bispectrum matrix), x(i) - i-th sample of the signal x(t), k and l - indices of time shift samples, I - number of samples of the discrete signal x(t).

Параметры сдвига k и l являются элементами множества {0,50,80,100,140,190}.The shift parameters k and l are elements of the set {0,50,80,100,140,190}.

3. Полученная матрица

Figure 00000006
умножается на эталонную матрицу Re (представляющую собой биспектральную матрицу сигнала дыхательного шума для здорового человека) RR=
Figure 00000006
·Re:3. The resulting matrix
Figure 00000006
multiplied by the reference matrix Re (which is the bispectral matrix of the respiratory sound signal for a healthy person) RR=
Figure 00000006
Re:

Figure 00000002
Figure 00000002

4. Рассчитывается показатель Id как среднее значение квадратов главной диагонали матрицы RR: 4. The indicator Id is calculated as the average value of the squares of the main diagonal of the RR matrix:

Figure 00000007
.
Figure 00000007
.

5. Сравнивается значение Id c интервалами I1=[0; 4] и I2=[32; 50]. Если значение Id попадает в интервал I1, то делается вывод о высокой вероятности отсутствия у пациента астматического бронхита. Если значение Id попадает в интервал I2, то делается вывод о высокой вероятности наличия у пациента астматического бронхита. Если значение Id не попадает в указанные интервалы I1 и I2, то делается вывод о необходимости дальнейшего обследования на наличие иного заболевания легких.5. The value of Id is compared with the intervals I1=[0; 4] and I2=[32; fifty]. If the value of Id falls within the interval I1, then it is concluded that the patient has a high probability of not having asthmatic bronchitis. If the Id value falls within the I2 interval, then it is concluded that the patient has a high probability of having asthmatic bronchitis. If the Id value does not fall within the specified intervals I1 and I2, then a conclusion is made about the need for further examination for the presence of another lung disease.

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific implementation.

Пример 1. Пациент А. Возраст: 54 года. Учительница. Жалобы на одышку, учащенное сердцебиение, кашель с мокротой, незначительные боли в сердце. Проходила курс лечения в областной клинической больнице, в которой был впервые поставлен диагноз астматического бронхита и назначена базисная терапия преднизолоном. Объективно: удовлетворительное состояние, окраска кожных покровов чистые, физиологической нормы, телосложение правильное, рост 168 см, вес 76,5 кг. При аускультации над всеми отделами легких везикулярное, равномерное, без явно выраженных хрипов, небольшие отеки в нижних конечностях, лимфатические узлы не пальпируются, щитовидная железа слегка увеличена, форма грудной клетки правильная, дыхание глубокое (частота дыхания 26 в минуту), при перкуссии легких наблюдается незначительное притупление звука над всей поверхностью.Example 1 Patient A. Age: 54 years. Teacher. Complaints of shortness of breath, palpitations, cough with sputum, slight pain in the heart. She underwent a course of treatment at the regional clinical hospital, where she was first diagnosed with asthmatic bronchitis and prescribed basic therapy with prednisolone. Objectively: a satisfactory condition, the color of the skin is clean, of a physiological norm, the physique is correct, height is 168 cm, weight is 76.5 kg. On auscultation over all parts of the lungs, vesicular, uniform, without pronounced wheezing, slight edema in the lower extremities, lymph nodes are not palpable, the thyroid gland is slightly enlarged, the shape of the chest is correct, breathing is deep (breathing rate is 26 per minute), with percussion of the lungs, slight dullness of sound over the entire surface.

У пациента с помощью электронного стетоскопа записан респираторный шум в точке над областью гортани в течение 30 секунд. Сигнал от электронного стетоскопа передан в компьютер, где дискретизован с частотой 4 кГц. Получена матрица биспектра по формуле (1):An electronic stethoscope recorded a patient's respiratory noise at a point above the larynx for 30 seconds. The signal from the electronic stethoscope was transmitted to a computer, where it was sampled at a frequency of 4 kHz. The bispectrum matrix is obtained by formula (1):

Figure 00000008
Figure 00000008

После перемножения на эталонную матрицуAfter multiplying by the reference matrix

Figure 00000009
Figure 00000009

вычисляется матрица RR:the RR matrix is calculated:

Figure 00000010
Figure 00000010

Рассчитывается коэффициент Id=36.17. Поскольку его значение попадает в диапазон [32; 50], то делаем заключение о высокой вероятности наличия у пациента астматического бронхита (что подтверждено клинически).The coefficient Id=36.17 is calculated . Since its value falls within the range [32; 50], then we conclude that the patient has a high probability of having asthmatic bronchitis (which is clinically confirmed).

Пример 2. Пациент Л. Ежегодный профилактический осмотр. Студент 5 курса технического вуза. Возраст 23 полных лет. Рост - 174 см, вес - 62 кг, телосложение астеническое. Жалобы отсутствуют. У близких родственников заболеваний органов дыхания не наблюдается. Вредных привычек (алкоголизм, наркотики, курение) нет. Перенесенные ранее заболевания систем дыхания и болезни Боткина отрицает. Частота дыхания - 18 в минуту. Давление 110/80. Пульс - 75. Температура тела - 36,7. Сатурация - 0,99. Общее состояние удовлетворительное, сознание ясное, выражение лица спокойное. Дыхание через нос свободное. При аускультации легких патологических изменений не выявлено. Хрипы отсутствуют. Кожные покровы физиологической окраски. Тургор не изменен. Пигментация отсутствует. Подкожная клетчатка умеренная, отеков не наблюдается. Лимфатические узлы не увеличены. Развитие мускулатуры умеренное, тонус нормальный. Суставы симметричны и безболезненны. Example 2. Patient L. Annual preventive examination. 5th year student of a technical university. Age 23 full years. Height - 174 cm, weight - 62 kg, asthenic physique. There are no complaints. Close relatives of respiratory diseases are not observed. There are no bad habits (alcoholism, drugs, smoking). Previously transferred diseases of the respiratory system and Botkin's disease denies. The respiratory rate is 18 per minute. Pressure 110/80. Pulse - 75. Body temperature - 36.7. Saturation - 0.99. The general condition is satisfactory, consciousness is clear, facial expression is calm. Breathing through the nose is free. Auscultation of the lungs revealed no pathological changes. There are no wheezing. Integuments of physiological coloring. Turgor is not changed. There is no pigmentation. Subcutaneous tissue is moderate, edema is not observed. Lymph nodes are not enlarged. Muscle development is moderate, tone is normal. The joints are symmetrical and painless.

Записан дыхательный шум в точке над областью гортани в течение 30 секунд. Сигнал от электронного стетоскопа дискретизован в компьютере с частотой 4 кГц. Получена матрица биспектра по формуле (1):Recorded breath sounds at a point above the larynx for 30 seconds. The signal from an electronic stethoscope was sampled in a computer at a frequency of 4 kHz. The bispectrum matrix is obtained by formula (1):

Figure 00000011
Figure 00000011

После перемножения на эталонную матрицуAfter multiplying by the reference matrix

Figure 00000009
Figure 00000009

вычисляется матрица RR:the RR matrix is calculated:

Figure 00000012
Figure 00000012

Рассчитывается коэффициент Id=1,36. Поскольку он попадает в диапазон [0; 4], то делается заключение о высокой вероятности отсутствия у пациента заболеваний легких - (что подтверждено клинически).The coefficient Id=1.36 is calculated. Since it falls within the range [0; 4], then a conclusion is made about the high probability that the patient does not have lung diseases - (which is confirmed clinically).

Claims (7)

Способ диагностики астматического бронхита в процессе аускультации легких взрослых людей, отличающийся регистрацией дыхательного шума в точке над областью гортани с помощью электронного стетоскопа в течение 30 секунд с последующей дискретизацией сигнала в компьютере с частотой дискретизации 4 кГц и вычислением значения индикаторной переменной Id (среднее значение квадратов элементов главной диагонали матрицы RR по формуле A method for diagnosing asthmatic bronchitis during auscultation of the lungs of adults, characterized by the registration of respiratory noise at a point above the region of the larynx using an electronic stethoscope for 30 seconds, followed by sampling the signal in a computer with a sampling rate of 4 kHz and calculating the value of the indicator variable Id (the average value of the squares of the elements the main diagonal of the matrix RR by the formula
Figure 00000013
,
Figure 00000013
,
где RR - произведение эталонной матрицыwhere RR is the product of the reference matrix
Figure 00000014
,
Figure 00000014
,
соответствующей сигналу человека, не имеющего заболевания органов дыхания, на матрицу биспектра, вычисленного по формуле corresponding to the signal of a person who does not have a respiratory disease, on the bispectrum matrix calculated by the formula
Figure 00000015
,
Figure 00000015
,
где
Figure 00000016
- выборочный момент третьего порядка (элемент матрицы биспектра), x(i) - i-я дискрета зарегистрированного сигнала дыхательного шума x(t), I - количество отсчетов дискретного сигнала x(t), k и l - значения индексов отсчетов временных сдвигов из множества {0, 50, 80, 100, 140, 190}) для соотнесения состояния пациента к группам: «пациент здоров» - Id ⸦ [0; 4], «высоковероятно наличие астматического бронхита» - Id ⸦ [32; 50], «требуется дополнительное обследование» - если значение Id не входит в указанные интервалы.
where
Figure 00000016
is the sampling moment of the third order (element of the bispectrum matrix), x(i) is the i-th sample of the recorded breath signal x(t), I is the number of samples of the discrete signal x(t), k and l are the index values of the samples of time shifts from sets {0, 50, 80, 100, 140, 190}) to correlate the patient's condition to the groups: "patient is healthy" - Id ⸦[0; 4], "highly likely to have asthmatic bronchitis" - Id ⸦[32; 50], “an additional examination is required” - if the value of Id is not included in the specified intervals.
RU2021105685A 2021-03-05 2021-03-05 Method for diagnosing asthmatic bronchitis in process of lung auscultation in adults RU2766751C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105685A RU2766751C1 (en) 2021-03-05 2021-03-05 Method for diagnosing asthmatic bronchitis in process of lung auscultation in adults

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105685A RU2766751C1 (en) 2021-03-05 2021-03-05 Method for diagnosing asthmatic bronchitis in process of lung auscultation in adults

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2766751C1 true RU2766751C1 (en) 2022-03-15

Family

ID=80736620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021105685A RU2766751C1 (en) 2021-03-05 2021-03-05 Method for diagnosing asthmatic bronchitis in process of lung auscultation in adults

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2766751C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU66174U1 (en) * 2007-04-10 2007-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" RESPIRATORY NOISE RECORDING AND ANALYSIS DEVICE
WO2008154662A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Biorics Nv Recognition and localisation of pathologic animal and human sounds
WO2016112127A1 (en) * 2015-01-06 2016-07-14 The Regents Of The University Of California Abdominal statistics physiological monitoring system and methods
CN106022258A (en) * 2016-05-18 2016-10-12 成都济森科技有限公司 Digital stethoscope and method for filtering heart sounds and extracting lung sounds
EP3100675A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-07 IMEDI PLUS Inc. Method and system for recognizing physiological sound
RU167630U1 (en) * 2016-01-20 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Device for registration and analysis of human respiratory noise
US20180199855A1 (en) * 2015-07-07 2018-07-19 The Trustees Of Dartmouth College Wearable system for autonomous detection of asthma symptoms and inhaler use, and for asthma management
US20190051315A1 (en) * 2016-01-29 2019-02-14 Pioneer Corporation Biological sound analyzing apparatus, biological sound analyzing method, computer program, and recording medium
CN110251152A (en) * 2018-03-12 2019-09-20 北京大学 A bone conduction digital auscultation system for automatic separation of heart and lung sounds
RU2731389C1 (en) * 2019-01-28 2020-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "Визом" Diagnostic technique for broncho-obstructive syndrome

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU66174U1 (en) * 2007-04-10 2007-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" RESPIRATORY NOISE RECORDING AND ANALYSIS DEVICE
WO2008154662A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Biorics Nv Recognition and localisation of pathologic animal and human sounds
WO2016112127A1 (en) * 2015-01-06 2016-07-14 The Regents Of The University Of California Abdominal statistics physiological monitoring system and methods
EP3100675A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-07 IMEDI PLUS Inc. Method and system for recognizing physiological sound
US20180199855A1 (en) * 2015-07-07 2018-07-19 The Trustees Of Dartmouth College Wearable system for autonomous detection of asthma symptoms and inhaler use, and for asthma management
RU167630U1 (en) * 2016-01-20 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Device for registration and analysis of human respiratory noise
US20190051315A1 (en) * 2016-01-29 2019-02-14 Pioneer Corporation Biological sound analyzing apparatus, biological sound analyzing method, computer program, and recording medium
CN106022258A (en) * 2016-05-18 2016-10-12 成都济森科技有限公司 Digital stethoscope and method for filtering heart sounds and extracting lung sounds
CN110251152A (en) * 2018-03-12 2019-09-20 北京大学 A bone conduction digital auscultation system for automatic separation of heart and lung sounds
RU2731389C1 (en) * 2019-01-28 2020-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "Визом" Diagnostic technique for broncho-obstructive syndrome

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1117331C (en) Method and apparatus for non-invasive diagnosis of cardiovascular and related diseases
US7559903B2 (en) Breathing sound analysis for detection of sleep apnea/popnea events
US6565518B2 (en) Technique for diagnosing attention deficit hyperactivity disorder
Wang et al. Phonocardiographic signal analysis method using a modified hidden Markov model
Muthusamy et al. Computerized acoustical techniques for respiratory flow-sound analysis: a systematic review
Pingale et al. Analysis of cough sound for pneumonia detection using wavelet transform and statistical parameters
Rissanen et al. Analysis of EMG and acceleration signals for quantifying the effects of deep brain stimulation in Parkinson’s disease
Wołk et al. Early and remote detection of possible heartbeat problems with convolutional neural networks and multipart interactive training
CN104581516A (en) Dual-microphone noise reduction method and device for medical acoustic signals
CN113449636B (en) Automatic aortic valve stenosis severity classification method based on artificial intelligence
Skopin et al. Heartbeat feature extraction from vowel speech signal using 2D spectrum representation
RU2766751C1 (en) Method for diagnosing asthmatic bronchitis in process of lung auscultation in adults
CN115424721A (en) System for constructing chronic obstructive pulmonary disease identification based on digitized lung sounds, construction method and application
Altıntop et al. Can patients in deep coma hear us? Examination of coma depth using physiological signals
Sebastian et al. A preliminary study of the automatic classification of the site of airway collapse in OSA patients using snoring signals
Pirbhulal et al. Analysis of efficient biometric index using heart rate variability for remote monitoring of obstructive sleep apnea
Phettom et al. Automatic identification of abnormal lung sounds using time-frequency analysis and convolutional neural network
DE102009037097A1 (en) Device for automatically monitoring respiration and ventilation of patient suffering from e.g. asthma, in hospital, has personal computer connected to sensor, and classification result fed to learning system for result confirmation
Sloboda et al. A simple sleep stage identification technique for incorporation in inexpensive electronic sleep screening devices
Abedi et al. The effect of traditional Persian music on the cardiac functioning of young Iranian women
Moradhasel et al. Chin electromyogram, an effectual and useful biosignal for the diagnosis of obstructive sleep apnea
Tovar-Corona et al. Effects of respiration on heart sounds using time-frequency analysis
Muthusamy et al. An overview of respiratory airflow estimation techniques: Acoustic vs non-acoustic
Jacobson Analysis and classification of physiological signals using wavelet transforms
RU2817949C1 (en) Method for diagnosing functional state of human operator