Способ фильтрации дыхательных шумов на основе задержки дыхания
Владельцы патента RU 2415643:
Учреждение Российской академии медицинских наук Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения РАМН (RU)
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в устройстве компьютерного фонендоскопа для повышения эффективности его работы. При записи акустического шума спокойного дыхания производят задержку дыхания. Из полученной записи с использованием прямого преобразования Фурье получают спектр сигнала, в котором выделяют участок, где была произведена задержка дыхания. Понижают уровень частот всей записи на уровни частот выделенного участка. Получают новый набор частот, из которого путем обратного преобразования Фурье восстанавливают сигнал. Способ расширяет арсенал средств для фильтрации дыхательных шумов. 6 ил.
Данное изобретение относится к области медицины и может быть использовано в устройстве компьютерного фонендоскопа для повышения эффективности его работы.
Прототипом был избран способ фильтрации сигнала путем определения малых отношений сигнал/шум /1/. Способ измерения малых отношений сигнал/шум включает узкополосную фильтрацию смеси сигнала и шума и ее последующую обработку. При этом обработку смеси сигнала и шума осуществляют путем переключения фазы высокочастотной составляющей смеси сигнала и шума на π при каждом достижении огибающей смеси сигнала и шума нуля. Далее производят выделение внеполосных составляющих в спектре обработанного сигнала и по отношению мощности внеполосных составляющих к общей мощности сигнала определяют отношение сигнал/шум.
Известный способ имеет следующие недостатки.
1. Выделение узкополосного сигнала приводит к тому, что полезный сигнал искажается.
2. При его использовании предполагается, что параметры полезного сигнала приблизительно известны.
Цель изобретения заключается в увеличении качества фильтрации до однозначного выделения полезного сигнала.
Цель достигается путем использования преобразования Фурье и включает следующие маневры.
1. Проводится запись дыхательных шумов пациента по следующей схеме: вначале осуществляется запись спокойного дыхания, затем производится задержка дыхания, после этого спокойное дыхание продолжается (спокойное дыхание не менее 2 минут, задержка дыхания не менее 10 секунд).
2. Из полученной записи с использованием прямого преобразования Фурье получают спектр сигнала (СК), в котором выделяют участок, где была произведена задержка дыхания (СМ).
3. Понижая уровни частот СМ во всей записи на 40 дБ, получают новый набор частот СКП.
4. Путем обратного преобразования Фурье из спектра СКП восстанавливают сигнал, в котором отношение сигнал/шум увеличено по сравнению с исходным как минимум на 20 дБ.
Главным отличием данного способа фильтрации является то, что он пригоден для фильтрации любых дыхательных шумов с неизвестными заранее видами помех (электромагнитные, акустические за счет сердцебиения, акустические за счет внешних источников или какие либо другие) и является максимально эффективным. Уровень понижения на 40 дБ является оптимальным, обеспечивая максимум отношения сигнал/шум при минимальном искажении полезного сигнала.
Ниже приводятся два примера использования заявляемого способа.
Пример 1
Пациент А.
Возраст 20 лет, вес 65 кг, рост 186 см.
Производилась запись спокойного дыхания с использованием компьютерного фонендоскопа (Фиг.1) по схеме: в течение 2 минут (на фиг.1 отображены последние 32 секунды) производилась запись спокойного дыхания, затем на 10 секунд производилась задержка дыхания, после этого спокойное дыхание продолжалось. Далее с использованием заявленного способа производилась фильтрация (Фиг.2). Для подтверждения того, что записываемый сигнал действительно является дыхательными шумами, одновременно производилась спирометрия. Графики отфильтрованных дыхательных шумов и скорости потока воздуха представлены на Фиг.3.
Пример 2
Пациент Б.
Возраст 21 год, вес 90 кг, рост 178 см.
Производилась запись спокойного дыхания с использованием компьютерного фонендоскопа (Фиг.4), по схеме: в течение 2 минут (на фиг.4 отображены последние 30 секунд) производилась запись спокойного дыхания, затем на 10 секунд производилась задержка дыхания, после этого спокойное дыхание продолжалось. Далее с использованием заявленного способа производилась фильтрация (Фиг.5). Для подтверждения того, что записываемый сигнал действительно является дыхательными шумами, одновременно производилась спирометрия. Графики отфильтрованных дыхательных шумов и скорости потока воздуха представлены на Фиг.6.
Результаты показали, что заявленный способ устраняет более 85% помех.
Преимуществом способа является эффективная фильтрация любого типа помех электромагнитного и акустического происхождения.
Таким образом, заявленный способ может успешно применяться для фильтрации дыхательных шумов, сопоставимых с паразитными помехами /2/.
Литература
1. Ильин А.Г., Насретдинов М.А. Способ измерения малых отношений сигнал/шум и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2354981 от 21.08.2007.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Советское радио, 1977, с.258-518.
Способ фильтрации дыхательных шумов на основе задержки дыхания, отличающийся тем, что при записи акустического шума спокойного дыхания производят задержку дыхания, из полученной записи с использованием прямого преобразования Фурье получают спектр сигнала, в котором выделяют участок, где была произведена задержка дыхания, понижают уровень частот всей записи на уровни частот выделенного участка, получают новый набор частот, из которого путем обратного преобразования Фурье восстанавливают сигнал.
