Э.М. Батищев, И.А. Бойко, В.И. Коренбаум, А.Е. Костив

Источник

Перкуссия - традиционный диагностический метод выявления локальных патологий легких со времен Р. Лаэнека [1]. Перкуссия легких пока не поддается объективизации, т.е. замене аппаратурными акустическими методами обследования [2-5], что препятствует ее использованию в современной медицине. Это связано с недостаточной изученностью акустических свойств грудной клетки человека и закономерностей распространения в ней естественных и искусственных звуков [6-8]. В работе предложена 2-резонансная модель дыхательной системы человека как акустического тракта, сочетающая в себе резонанс т.н. акустического резонансного контура (АРК) [10], образованного упругостью объема воздуха в респираторных отделах легкого - ацинусах и массой стенки грудной клетки, а также 1/4-волновой резонанс бронхиального дерева как узкой акустической трубы [11]. Экспериментально показано, что в акустическом отклике на перкуторный удар по стенке грудной клетки присутствуют спектральные максимумы: A1 - с частотой f1 в диапазоне 100-150 Гц, A2 - с частотой f2 в диапазоне 200-250 Гц. Эти частоты [9] характерны именно для указанных резонансных механизмов. На основании физиологической / патофизиологической интерпретации акустических резонансов и экспериментально наблюдавшихся индивидуальных различий отношения A2/A1, видимо, последнее может характеризовать локальное состояние легких, связанное со снижением/увеличением пневматизации легочной ткани. Цель данной работы - проверка этой гипотезы на клинической модели очаговой пневмонии.

Материалы и методы.

Для опыта были отобраны 7 пациентов (мужчины в возрасте 26-48 лет) с рентгенологически подтвержденной пневмонией (5 человек - с односторонней, 2 - двусторонней) и 17 здоровых добровольцев (мужчины в возрасте 19-24 г.), давших информированное согласие на обследование. Перкуссия выполнялась врачом (Э.М.Б.) ударом концевой фаланги среднего пальца правой кисти по средней фаланге лежащего в межреберье среднего пальца левой кисти. Удар повторялся трижды. Перкуссия велась в одних и тех же условиях в стандартных точках по всем топографическим линиям грудной клетки справа и слева. Пациентов, находившихся при этом в положении стоя, просили поверхностно дышать через открытый рот. Акустический датчик в виде электретного микрофона (диаметр 7 мм) со стетоскопической насадкой (сферическая камера с ? основания 18 мм, высотой 6 мм) удерживался врачом на стенке грудной клетки вблизи от точки перкуторного удара концевыми фалангами среднего и указательного пальцев левой кисти.

Акустический датчик подключался непосредственно к микрофонному входу звуковой карты персонального компьютера. Отклик микрофона в каждой точке обследования оцифровывался с частотой дискретизации 6 кГц и записывался (рис.1) в виде цифровых файлов стандартного формата *.wav. Дальнейшая обработка выполнялась в пакете программ SpectraLab (Sound Tech. Inc.) и включала в себя спектральный анализ методом БПФ (амплитудный спектр, масштаб логарифмический, подвыборки длиной 1024 временных отсчета, перекрытие 95%, окно Хэннинга). Для всех файлов сначала анализировался каждый из трех ударов, а их спектры накладывались друг на друга. При этом визуально определялись частотные области совпадения спектральных максимумов в диапазонах, характерных для f1 и f2. Те файлы, где такого совпадения не наблюдалось, отбраковывали, как имеющие повышенную вариабельность (всего было отбраковано до 20% файлов). Для оставшихся спектральный анализ повторяли по выборке, включавшей все 3 удара. Курсором (рис. 2, 3) измерялись значения f1, f2 (Гц) и A1, A2 (дБ), считалась разность A2-A1 (дБ), соответствующая отношению амплитуд 2-го и 1-го резонансов, выраженных в линейном масштабе [9].

При статанализе (Statistica 5,0) акустических параметров определяли нормальность распределения выборок по W-критерию Шапиро - Уилка. Т.к. распределение было отлично от нормального, выборки характеризовались медианой (Me) и 5%, 95% персентилями (Q5; Q95), а для оценки достоверности различий применялся U-тест Манна - Уитни. Полученный в каждой точке обследования параметр A2-A1 (дБ) отображался на карте проекций легких (рис.4, 5), выполненной по аналогии с [12].

Результаты

Статистический анализ частот спектральных максимумов f1, f2 (Гц) и разности их амплитуд A2-A1 (дБ) в группе здоровых не выявил достоверной разницы между величинами этих параметров над верхними и нижними отделами легких, различными вертикальными топографическими линиями одного легкого, а также над правым и левым легкими. Поэтому в табл. приведена статистика этих параметров, полученная по всей выборке обследованных точек у здоровых. Соотношение между медианами частот f2 и f1 очень близко к 2. Это может говорить как о нелинейности возбуждающего сигнала (вторая гармоника), так и о наличии двух мод одного фундаментального резонанса самой респираторной системы как акустического тракта.