Использование параметров нестационарности сигналов легочной аускультации для обнаружения и локализации легочной патологии

Abstract

Введение. В работе предложено использование мониторинга рН в пищеводе в сочетании с аускультацией легких для оценки влияния желудочно-пищеводного-трахеобронхиального рефлюкса. Постановка задачи. Методология. В работе типичный аускультативный сигнал представлен как квазипериодический случайный процесс, а бронхообструктивные изменения, вызванные рефлюксом, как случайный фактор, влияющий на этот процесс. Предложен подход для оценки степени влияния этого фактора на основе сравнения показателей нестационарности спектра самого сигнала и его линейного преобразования. Для расчета спектрально-временных показателей сигнала использовалось непрерывное вейвлет-преобразование для дискретных сигналов. Уровень значимости факторного влияния на информативный сигнал оценивался с помощью Т-статистики. Цель работы. Повышение эффективности информационно-измерительных технологий неинвазивного экспресс-контроля состояния органов дыхания при диагностике рефлюкс-ассоциированной бронхиальной астмы. Результаты исследования. В результате работы был разработан и экспериментально подтвержден метод оценки влияния рефлюкса на органы дыхания при послеоперационном восстановлении. Метод заключается в вычислении информативных показателей, количественно оценивающих уровень нестационарности сигнала и его линейного преобразования — коэффициентов межспектральной корреляции. Результаты экспериментальных исследований подтвердили эффективность и статистическую значимость предложенного метода и информативных показателей. Заключение. В работе решена задача повышения достоверности классификации послеоперационных легочных осложнений и доказана возможность локализации обструкции долей легких с помощью мониторинга аускультативного сигнала. Использование математического апарата, представленного в статье, может оказатся полезным для решения задачи диагностики гастроэзофаготрахеобронхиального рефлюкса и рефлюкс-ассоциированной бронхиальной астмы.Introduction. The paper proposes the use of monitoring of pH in the esophagus in combination with an auscultation of the lungs to assess the effect of gastrointestinal-esophageal-tracheobronchial reflux. Problem statement. Methodology. A typical auscultatory signal is presented as a quasiperiodic random process and bronchoobstructive changes caused by reflux as a random factor affecting this process. The approach of estimating the step of the influence of this factor is proposed on the basis of comparison of indices of the nonstationarity of the spectrum of the signal itself and its linear transformation. To calculate the spectral-temporal signal parameters, a continuous wavelet transform for the discrete signals was used. The level of significance of the factor influence the informative signal was estimated using T-statistics. Purpose of work. Increasing the effectiveness of information and measurement technologies for non-invasive express control of the state of respiratory organs in the diagnosis of reflux-associated bronchial asthma. Research results. As a result of the work, a method for evaluating the effect of reflux on respiratory organs during postoperative recovery was developed and experimentally confirmed. The method consists in the computation of informative indicators that quantify the level of the nonstationarity of the signal and its linear transformation, the coefficients of the inter-spectral correlation. The results of experimental studies confirmed the effectiveness and statistical significance of the proposed method and informative indicators. Conclusion. The task of increasing the reliability of the classification of postoperative pulmonary complications was solved in the work, and the possibility of localization of lung limb obstruction was proved by means of auscultative signal monitoring The use of the mathematical apparatus presented in the article may prove useful in solving the problem of diagnosis of gastroesophagotracheobronchial reflux and reflux-associated bronchial asthma.