Система пульмофонографии легких. Акустические методы исследования легких. Сущность метода пульмофонографии, страница 5

Рис. 8.1 – Схема проведения ПФГ исследования легких.

Учитывая анатомические особенности легких, в конце главных бронхов звуковое давление разное, несмотря на то, что в конце трахеи и в начале бронхов звуковое давление одинаковое. Обычно правое легкое «озвучено» сильнее левого.

Звуковое давление в конце правого главного бронха равно звуковому давлению на входе в верхние дыхательные пути, умноженному на произведение коэффициентов звукопередачи правого бронха и трахеи. Аналогичным образом происходит изменение звукового давления в бронхах высших порядков. На входе в паренхиму звуковое давление пропорционально коэффициенту звукопередачи всех предшествующих участков бронхиального дерева. Следовательно, можно предполагать, что «озвученность» легких будет крайне неравномерно из-за различий в проводимости бронхов в различных участках легкого. При этом амплитуда звукового давления во всех элементах бронхиального дерева в процессе дыхания остается постоянной.

В процессе дыхания участок паренхимы изменяет свой объем, что приводит к изменению звукового давления. При этом звуковое давление, на участке паренхимы в любой момент времени, пропорционально звуковому давлению на входе в участок. Таким образом, при подаче на участок паренхимы акустического давления изменяющегося по синусоидальному закону, в процессе дыхания происходит его амплитудная модуляция, с частотой дыхания.

Возникающие акустические колебания, промодулированные процессом дыхания являются источником колебаний паренхимы, которые передаются на близлежащие участки грудной клетки. Колебания грудной клетки на частоте источника звука могут быть зарегистрированы акселерометром, т.к. амплитуда ускорения участка грудной клетки пропорциональна амплитуде звукового давления в исследуемом участке паренхимы.

Регистрируемые пульмофонограммы отражают сложную локальную спирограмму и имеют разнообразные формы. Однако при всем многообразии форм они могут быть сведены к двум типам – синфазным и асинфазным, т.е. совпадающие или несовпадающие с дыханием. Наличие экссудата существенно усложняет процесс формирования колебаний паренхимы.

Основой системы для ПФГ исследований является компьютер (рис. 8.2) с соответствующим программным обеспечением. Такой подход является наиболее оптимальным, учитывая, что компьютер является универсальным инструментом, выполняющим большое число задач.

Рис. 8.2 – Структурная схема системы для пульмофонографических исследований

Применение компьютера в составе системы позволяет решить много дополнительных задач, без решения которых невозможно внедрение новых диагностических методов в медицину. К ним относятся, прежде всего, документирование результатов исследований, проведение вычислительных процедур, отображение результатов других исследований и дополнительной информации необходимой врачу для принятия решения, оперативную связь с другими специалистами и общей базой медицинского учреждения.

Биотехническая система для ПФГ исследований состоит и двух биологических объектов и технической подсистемы. Биологический объект, прежде всего пациент, адаптируется с технической подсистемой. Адаптация представляет собой установку мощности акустического сигнала для каждого пациента в зависимости от его индивидуальных особенностей. Адаптация с исследователем (врачом) предполагает создание результатов исследования, на экране компьютера, в виде зрительного образа легко воспринимаемого человеком и стимулирующего его интеллектуальные возможности, при постановке диагноза. Последняя задача выходит за пределы настоящей диссертации.

Техническая подсистема состоит из следующих функциональных узлов: миниатюрный электретный микрофон (М); динамический громкоговоритель 5ГДШ-4 (ГД); усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ); блок питания (БП) - устройство, обеспечивающее подачу напряжения 12В на блок УМЗЧ;

В качестве базовой выбрана ПК типа IBM PC со следующими параметрами: тактовая частота 850 МГц; емкость оперативной памяти 256 Мб, винчестер на 40 Гб: звуковая карта, либо встроенный [83,84] аудиоконтроллер АС’97. Операционная система - Windows 98/2000/ХР/NT. Для документирования информации в состав ЭВМ входит принтер.