Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Child`s Health" 2(17) 2009

Back to issue

Опыт применения цифровой респираторной акустики в диагностике обратимости бронхообструкции у детей

Authors: Ильченко C.И. Днепропетровская государственная медицинская академия, кафедра пропедевтики детских болезней

Categories: Pediatrics/Neonatology

print version


Summary

Проведена регистрация и спектральный анализ дыхательных шумов у детей с респираторной патологией. Определены достоверные признаки бронхообструкции и ее обратимости по данным респиросонограмм. Результаты исследования могут быть применены для оптимизации диагностики в детской пульмонологии.


Keywords

респираторная акустика, бронхиальная обструкция, дети.

Звуки легкого — ценные индикаторы состояния респираторной системы. Современные стетоскопы, являющиеся инструментами для звуковой проводимости между поверхностью тела и ушами, редко проверяются, оцениваются или сравниваются, часто выбираются врачами по их внешности и репутации производителей, имеют ограниченный диапазон восприятия звуков. Сегодня более чувствительные и объективные методы для оценки состояния дыхания в значительной степени конкурируют с выслушиванием. В первую очередь это касается появления современных цифровых акустических анализаторов. Компьютерная система регистрации звуков дыхания позволяет сохранить информацию и многократно использовать ее в дальнейшем для анализа и систематизации полученных данных. При этом многоканальность и синхронность ввода данных открывает принципиально новые качественные возможности их обработки и анализа. Звуки легкого могут быть переданы через телекоммуникации другим исследователям. С помощью цифрового анализатора становится доступным более широкий диапазон звуков легких по сравнению со стетоскопом. Самые многообещающие области для дыхательных акустических измерений — контроль, например, за пациентами с ночными апноэ, оценка региональной вентиляции, оценка проб с бронхолитиками у детей раннего возраста, когда проведение спирометрии невозможно [1].
На характер дыхательных звуков влияет множество анатомо-функциональных особенностей пациента, в том числе антропометрические данные, возраст, пол, а также состояние паренхимы, скорость движения воздуха, наличие патологических преград на его пути [1–5]. В результате исследований В.И. Коренбаума [6, 7] показано, что два различных механизма проведения дыхательных звуков к грудной стенке — по воздушным каналам и по тканям легких — создают эффекты взаимной маскировки, которые и затрудняют объективную интерпретацию аускультативных феноменов. В целях борьбы с образующимися таким образом собственными помехами предложен способ, позволяющий разделить спектральные составляющие, характерные для воздушного и структурного проведения, и выявить неизвестные ранее высокоэффективные диагностические признаки. Уточнение физической картины шумообразования при форсированном выдохе позволило выявить ряд специфических акустических эффектов, свойственных нарушениям проходимости дыхательных путей, которые ранее ускользали от внимания исследователей. У детей, в связи с меньшими объемами легких, тонкой грудной клеткой, качество звуков легкого выше, чем у взрослых. H. Pasterkamp и соавт., изучая особенности детской респироакустики, отметили прежде всего увеличение интенсивности звука, более высокие срединные частоты нормальных звуков легкого в грудном возрасте по сравнению с таковыми у старших детей и взрослых [5, 8]. Авторы предполагают, что различное поведение резонанса маленькой грудной клетки или меньшее влияние низкочастотного шума мышц могут объяснить различие нормальных звуков легкого у маленьких детей.
Тем не менее понимание физических процессов, лежащих в основе образования и распространения дыхательных звуков у детей, остается неполным. На сегодняшний день еще отсутствуют как возрастные стандартизованные показатели респираторной акустической топографии легких здоровых детей, так и четкие диагностические критерии при хронических заболеваниях.
Поэтому целью работы явилось изучение особенностей респиросонограмм у детей с рецидивирующими и хроническими заболеваниями легких, расширение базы данных с возможным выделением достоверных акустических признаков нарушения проходимости бронхов и его обратимости.


Материалы и методы
Обследовано 54 ребенка в возрасте 7–15 лет с рецидивирующими и хроническими бронхитами. Регистрация звуков дыхания осуществлялась с помощью высокочувствительных акселерометров с малошумными усилителями одновременно в четырех симметричных зонах легких с обеих сторон при спокойном дыхании и форсированном выдохе. Использовался новый отечественный компьютерный фоноспирограф КоРА-03МІ (разработчик — Институт гидромеханики НАН Украины). Преобразованные файлы записывались на жесткий диск, и с помощью пакета прикладных программ производилось исследование полученных результатов. Анализ включал оценку и визуализацию спектральной плотности и мощности сигналов, двумерных респиросонограмм, аудиоанализ сигналов, определение отношения длительности выдоха к полному циклу дыхания (коэффициент Tw/Ttot), корреляционный анализ между спектром частоты и интенсивности дыхательных шумов и данными спирометрии. Пример визуализации зарегистрированных респиросонограмм здорового и больного обструктивным бронхитом ребенка представлен на рис. 1. Респиросонограмма больного ребенка имеет специфические особенности в виде деформации фонограммы выдоха, наличия поперечных кривых, совпадающих с аудиопризнаками сухих хрипов.

Результаты и их обсуждение
При обработке широкого диапазона звуковых образцов у детей с клиническими симптомами бронхообструктивного синдрома отмечались общие закономерности: спектры звука легкого во время бронхообструкции характеризовались перераспределением к более высоким частотам и соответствующему восходящему изменению срединных частот, что совпадает с данными Pasterkamp и соавт. [8], описавшими уменьшение в низких частотах во время вдоха и увеличение в высоких частотах во время выдоха. У 54 % обследуемых детей эти изменения уже отмечались при снижении объема форсированного выдоха за 1 секунду (FEV1) на 8–10 % от базового уровня, у 23 % — на 11–15 %, у остальных — при снижении FEV1 > 16 %. Таким образом, цифровая сонография переводит акустическую информацию в графические изображения, позволяющие визуально идентифицировать изменения спектра звуков легких даже низкой интенсивности. Сравнение спектральных характеристик дыхания в группе детей со снижением FEV1 > 20 % показало прямую зависимость между интенсивностью дыхательных шумов и тяжестью нарушения проходимости бронхов только в подгруппе детей без наличия хрипов. В подгруппе «хрипящих» детей данной закономерности не было, что свидетельствует о влиянии звуковых феноменов сухих хрипов на смещение спектральной кривой в сторону высоких частот. Это совпадает с выводами Malmberg и соавт. [9] о том, что интенсивность звука дыхания менее информативна, чем восходящее изменение срединной частоты как индикатора преграды воздушного потока.
Таким образом, не всегда интенсивность жесткого дыхания, выслушиваемого через стетоскоп, соответствует тяжести бронхиальной обструкции. Компьютерный анализ звуков легкого в отличие от субъективного выслушивания позволил объективизировать длительность и интенсивность хрипов, а также определить точное отношение между продолжительностью выдоха и полным циклам дыхания (Tw/Ttot). При проведенном корреляционном анализе коэффициент Tw/Ttot был обратно пропорционален FEV1 (r = –0,63). Результаты дальнейших исследований с определением численных интервалов данного коэффициента соответственно степени снижения FEV1 у школьников, вероятно, позволят использовать значения коэффициента для прогнозирования бронхообструкции и определения ее обратимости и у детей раннего возраста, когда спирометрия невозможна. На рис. 2 наглядно представлены спектрограммы ребенка до и после проведения ингаляции сальбутамола, которая ослабила и нормализовала высокочастотную часть кривой, отражая присутствие обратимого сужения бронхов.

Выводы
1. Респиросонография дает возможность зафиксировать временную кривую акустического шума, возникающего при дыхании детей (без возрастных ограничений), а также объективно оценивать характеристики дыхательных шумов, которые не выявляются при физикальном обследовании.
2. Выявленные особенности акустических портретов детей с клиническими симптомами бронхообструктивного синдрома могут использоваться в дифференциально-диагностических целях в детской пульмонологии.
3. Сравнительный анализ спектрограмм дыхательных шумов с вычислением коэффициента Tw/Ttot применим для оценки степени бронхообструкции и определения ее обратимости у детей раннего возраста, когда спирометрия невозможна.


Bibliography

1. Филатова Н.Н., Аль-Нажжар Н. Компьютерные технологии в исследовании и диагностике патологий органов дыхания // Програмные продукты и системы. — 2007. — № 1. — С. 42-44.
2. Fiz J.A., Gnitecki J., Pasterkamp H. Effect of Body Position on Lung Sounds in Healthy Young Men // Chest. — 2008. — Vol. 133. — P. 729-736.
3. Gross V., Dittmar A., Penzel T., Schuttler F. The Relationship between Normal Lung Sounds, Age, and Gender // Am. J. Respir. Crit. Care Med. — 2000. — Vol. 162(3). — P. 905-909.
4. Bergstresser T., Ofengeim D., Vyshedskiy A. Sound transmission in the lung as a function of lung volume // J. Appl. Physiol. — 2002. — Vol. 93. — P. 667-674.
5. Kompis M., Pasterkamp H., Wodicka G.R. Acoustic Imaging of the Human Chest // Chest. — 2001. — Vol. 120. — P. 1309-1321.
6. Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Кулаков Ю.В. Акустические эффекты в системе дыхания человека при форсированном выдохе // Акустический журнал. — 1997. — Т. 43(1). — С. 78-86.
7. Korenbaum V.I., Kulakov Ju.V., Tagiltsev A.A. A new approach to acoustical evaluation of human respiratory sounds // Biomedical Instrumentation & Technology. — 1998. — Vol. 32(2). — P. 147-156.
8. Pasterkamp H., Powell R.E., Sanchez I. Lung sound spectra at standardized air flow in normal infants, children, and adults // Am. J. Respir. Crit. Care Med. — 1996. — Vol. 154(2). — P. 424-430.
9. Malmberg L.P., Sorva R., Sovijarvi A.R. Frequency distribution of breath sounds as an indicator of bronchoconstriction during histamine challenge test in asthmatic children // Pediatr. Pulmon. — 2005. — Vol. 22. — P. 170-177.

Similar articles

Evaluation and Prediction of Respiratory Disorders in Pulmonary Diseases Associated with Exposure to Fibrogenic Aerosols
Authors: Babanov S.A., Budash D.S. - SBEI HPE "Samara state medical University" Ministry of healthcare of the Russian Federation, Samara, Russia
"Emergency medicine" 2 (73) 2016
Date: 2016.05.16
Categories: Medicine of emergency
Sections: Clinical researches
Диагностика и лечение бронхиальной астмы. Сообщение 1
Authors: Дядык А.И., Ефременко В.А., Вишнивецкий И.И., Цыба И.Н., Бабанина Т.В., Щукина Е.В. - Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького
"News of medicine and pharmacy" 20-22 (477, 483-484) 2013
Date: 2014.01.16
Categories: Family medicine/Therapy, Allergology, Pulmonology
Sections: Medical education
Authors: Л.В. Юдина Кафедра фтизиатрии и пульмонологии Национальная медицинская академия последипломного образования им. П.Л. Шупика
"News of medicine and pharmacy" 3 (353) 2011
Date: 2011.03.15
Emergency care for obstructive asphyxia (clinical lecture)
Authors: Ехалов В.В., Хоботова Н.В.
ГУ «Днепропетровская медицинская академия Министерства здравоохранения Украины», г. Днепр, Украина

"Emergency medicine" Том 16, №4, 2020
Date: 2020.08.03
Categories: Medicine of emergency
Sections: Specialist manual

Back to issue