Дисертаційна робота присвячена дослідженню звуків дихання, їх реєстрації, обробці, та об'єктивізації аускультативних ознак, а також подальшому розвитку гіпотез генерації звуків у дихальній системі людини. У дисертаційній роботі отримані такі нові, наукові та практичні результати:
1. Вперше на основі фізичних закономірностей переходу звуку з одного середовища в інше, що відрізняються хвильовими опорами, запропоновані принципи побудови та створені спеціальні, оригінальні високочутливі електроакустичні перетворювачі, призначенні для аускультації звуків життєдіяльності людини: контактні мікрофони, контактні гідрофони та легкі акселерометри.
2. Вперше розроблена нова оригінальна методика фізичного градуювання електроакустичних перетворювачів, що дозволяє визначати чутливості та амплітудно-частотні характеристики.
3. Експериментально досліджені та класифіковані, у контрольованих умовах, перешкоди електроакустичних перетворювачів та пристроїв цифрової аускультації, які обумовлені звуковим, вібраційним та електромагнітним полями, що знижують їх ефективність. Основними джерелами перешкод, при аускультації звуків дихання, є звуки серця, вібрації, які викликані коливаннями елементів конструкцій приміщення та перешкоди електромагнітного поля. Запропоновані рекомендації щодо зниження цих перешкод.
4. Сформована електронна, цифрова база звуків дихання верифікованих здорових людей, хворих на пневмоконіоз та пацієнтів контрольної групи, всього 600 звукових образів. За допомогою цифрової обробки виявлені та об’єктивізовані аускультативні ознаки, характерні для звуків дихания хворих на пневмоконіоз: збільшена частота дихального циклу, знижена інтенсивність звуків дихання, завужений діапазон спектральних складових, моно - та поліфонічні хрипи легенів, імпульсні звуки (тріски) під час вдиху та видиху.
5. Розроблені фізичні гіпотези генерації додаткових звуків дихання (аускультативних ознак), що виникають у хворих на пневмоконіоз, які були викликані морфологічними змінами в легенях: жорсткістю паренхіми, зменшенням життєвого об’єму, появою стенозів, збільшенням розміру альвеол і зниженням тиску в них, підвищеним виділенням в’язкого ескудату, зхлопуванням термінальних та регіональних бронхіол.
6. Розроблені конкретні рекомендації, спрямовані на подальше вдосконалення засобів електронної аускультації.
1. Пат.14732 Україна, МПК (2006) А61 В7/00. Акустичний сенсор / Грінченко В.Т., Виноградний Г.П., Макаренкова A. A.; заявник і патентовласник Інститут гідромеханіки НАН України. – № u200512326; заявл.21.12. 2005, опубл.15.05. 2006, Бюл. №5.
2. Гринченко В.Т. Сравнение эффективности электроакустических преобразователей устройств электронной аускультации / В.Т. Гринченко, А.А. Макаренкова // Акустичний вісник. - 2007. – Т.10, № 1. - С.17‑29.
3. Пат. №23347 Україна, МПК7 А61В 7/00. Сенсор для аускультації / Грінченко В.Т., Макаренкова A. A., Пархоменко А. М.; заявник і патентовласник Інститут гідромеханіки НАН України. - № u20061204; заявл.15.11. 2006, опубл.25.05. 2007, Бюл. №7, 2007 р.
4. Макаренкова А.А. Помехи, сенсоров - виброакселерометров используемых для аускультации дыхательных шумов / А.А. Макаренкова, В.Н. Олийнык // Акустичний вісник. - 2006. – Т.9, № 1. - С.45‑54.
5. Вовк И.В. Экспериментальное исследование помех, возникающих при регистрации дыхательных шумов электронными стетофонендоскопами / И.В. Вовк, А.А. Макаренкова // Акустичний вісник. - 2007. - Т.10, № 4. - С.28-34.
6. Датчик для аускультации на основе акустического пьезокерамического стержневого преобразователя: зб. праць акустичного симпозіуму “КОНСОНАНС‑2005”., 27-29 вересня 2005 р. / Національна Академія Наук України, Інститут гідромеханіки. - К: Інститут гідромеханіки НАНУ, 2005. - С.314.
7. Пат.72139А. Україна, МПК (2006) А61 B7/00. Пристрій для аускультативної діагностики / Грінченко В.Т., Макаренков А.П., Макаренкова А.А., Сенченко І. В.; заявник і патентовласник Інститут гідромеханіки Національної Академії Наук України. - № 20031212586; заявл.26.12. 2003, опубл.17.01. 2005, Бюл. №1.
8. Басанец А.В. Особливості аускультативної картини у хворих на пневмоконіоз від впливу вугільного пилу при застосуванні респіросонографічного методу / А.В. Басанец, А.А. Макаренкова // Український журнал з проблем медицини праці. - 2007. - № 2. - С.62‑66.
9. Сравнение эффективности средств, используемых в электронной аускультации: зб. праць акустичного симпозіуму “КОНСОНАНС‑2007”., 24-26 вересня 2007 р. / Національна Академія Наук України, Інститут гідромеханіки. - К: Інститут гідромеханіки НАНУ, 2007. - С.74-79.
10. Grinchenko V. T., Makarenkova A. A., Special contact microphone for auscultation // 5-th World Congress of Biomechanics, Munich, Germany, 29 July‑4 August 2006. Citation: Journal of Biomechanics 2006; Vol.39 Suppl.1, page S600.
11. Гринченко В.Т., Макаренкова А.А. Исследование процессов регистрации звуков жизнедеятельности организма человека // Вісник Донецького університету, Сер. А: Природничі науки. - 2007. - Вип.1. -С.159-166.
12. Помехи электронных средств аускультации: зб. праць акустичного симпозіуму “КОНСОНАНС‑2007”., 24-26 вересня 2007р. / Національна Академія Наук України, Інститут гідромеханіки. - К: Інститут гідромеханіки НАНУ, 2007. - С.40-46.
13. Компьютерный сонографический метод диагностики пневмокониоза: наукові праці за матеріалами V-ої міжнародної конференції [“Інформаційні технології в охороні здоров’я”],(Київ, 16-18 червня 2005р). / Міністерство охорони здоров’я України, Київська медична академія післядипломної освіти ім. .П.Л. Шупика. – К.: Київська медична академія післядипломної освіти ім. .П.Л. Шупика, 2005. – 116с.
14. А.А. Макаренкова. Акустические характеристики звуков дыхания у больных пневмокониозом // Акустичний вісник. - 2008. - Т.10. - № 1. – С.46-54.
Макаренкова А.А. Акустичні характеристики звуків дихання, методи їх реєстрації та обробки. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.04.06 – акустика. Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, 2008.
Дисертаційна робота присвячена акустичним характеристикам звуків дихання людини, їх реєстрації та обробці. Досліджено фізичні процеси переходу звуків, генеруємих процесами життєдіяльності організму на прийомні акустичні перетворювачі. Зазначено шляхи побудови ефективних електроакустичних перетворювачів призначених для аускультації звуків дихання. Запропоновані нові ефективні електроакустичні перетворювачі, у яких перехід звуку здійснений більш раціонально. Встановлено, що запропоновані перетворювачі перевершують по ефективності закордонні. Досліджені, класифіковані та ранжирувані перешкоди перетворювачів, електронного стетофонендоскопа: звукової, вібраційної та електромагнітної природи, розроблені рекомендації з їх зниження. Сформовано електронну цифрову базу звуків дихання веріфікованних здорових і хворих на пневмоконіоз, всього 600 звукових образів. Проведено комп'ютерну обробку звуків дихання, виявлені звукові артефакти у хворих на пневмоконіоз, здійснена їх об'єктивізація. Запропоновані фізичні гіпотези генерації додаткових звуків дихання у хворих на пневмоконіоз, викликані морфологічними змінами в легенях.
Ключові слова: звуки дихання, аускультація електроакустичний перетворювач, фоноспірограма, пневмоконіоз, об'єктивізація аускультативних ознак.
Макаренкова А.А. Акустические характеристики звуков дыхания, методы их регистрации и обработки. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.06 – акустика. Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, 2008.
Диссертационная работа посвящена акустическим характеристикам звуков дыхания человека, методам их регистрации и обработке. Исследованы физические процессы перехода звуков, генерируемых процессами жизнедеятельности организма на приемные акустические преобразователи. Указаны пути построения эффективных электроакустических преобразователей – звукового давления и колебательной скорости (микрофонов, гидрофонов и акселерометров), предназначенных для регистрации звуков дыхания. Впервые разработана новая методика физической градуировки указанных преобразователей, которая позволяет опеределять чувствительность и амлитудно-частотные характеристики преобразователей во всем диапазоне частот звуков дыхания. Апробация, предложенных преобразователей, выполненная в контролируемых условиях внешнего звукового фона, показала, что преобразователи позволяют успешно регистрировать звуки сердца, звуки дыхания и звуки переизлучаемые телом, инициируемые внешним звуковым фоном. Установлено, что эффективность данных преобразователей существенно превосходит эффективность преобразователей, используемых зарубежными исследователями. Экспериментально исследованы и классифицированы помехи звуковых, вибрационных и электромагнитных полей, воздействующих на электроакустические преобразователи и устройства электронной аускультации в процессе их работы. Выявлено, что основными источниками помех, при регистрации звуков дыхания, являются звуки сердца, вибрации, вызванные колебаниями элементов конструкций помещения, и помехи электромагнитного поля. Выявлены доминирующие помехи, разработаны рекомендации по их снижению, которые могут быть решены только при комплексном подходе с использованием ряда конструктивных, методических и организационных мероприятий. Сформирована, с помощью разработанного сертифицированного фоноспирографического комплекса, электронная цифровая база звуков дыхания верифицированных здоровых и больных пневмокониозом пациентов, всего 600 звуковых образов. Основой электронной цифровой аускультации является визуализация звуков дыхания – представления акустической информации в виде оптических образов. С помощью цифровой обработки, выявлены и объективизированы аускультативные признаки, характерные для звуков дыхания больных пневмокониозом: увеличена частота дыхательного цикла, снижена их интенсивность, диапазон спектральних составляющих более узкий, моно - и полифонические сигналы (хрипы), короткие импульсные звуки (трески) на вдохе та выдохе.