Программно-аппаратный комплекс для проведения дистанционной электронной фонокардиографии

HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX FOR DISTANCE ELECTRONIC PHONOCARDIOGRAPHY

• D. O. Kvochkin1, V. A. Vereitin2

• ¹    Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

  55 Oktyabrskiy Ave., 167000 Syktyvkar, Russia

• ²    Komi Republican Lyceum of the Syktyvkar State University

  55 Oktyabrskiy Ave., 167000 Syktyvkar, Russia

Аускультация – метод медицинской диагностики посредством выслушивания звуков жизнедеятельности органов человека, порождаемых колебаниями различных тканей. Она является наиболее простым и широко распространённым методом функциональной диагностики состояния организма [1]. Одной из разновидностей аускультации является фонокардиография. Это метод неинвазивного исследования и диагностики деятельности сердца, основанный на регистрации и анализе звуков, возникающих при сокращении и расслаблении сердечной мышцы. Данный метод позволяет успешно выявлять нарушения в работе сердца, в том числе пороки клапанов [2]. Описанный ниже комплекс разработан для функциональной диагностики работы сердца методом фонокардиографии.

Разработанный медицинский аппаратно-программный комплекс (МАПК) имеет ряд особенностей, таких как: компактность аппаратного решения и ориентированность на дистанционную диагностику – пользователь может самостоятельно провести измерения, результаты которых авто- матически отправляются на веб-сайт информационной системы (ИС) и становятся доступны для просмотра лечащему врачу. Это освобождает пациента от посещения больницы, что заметно экономит время как пациента, так и врача, а также делает данный метод диагностики доступным для людей с ограниченными возможностями здоровья.

Рисунок 1. Схема взаимосвязей блоков медицинского комплекса

Рисунок 2. ФКГ (а) и амплитудные спектры (б) в трёх состояниях для одного испытуемого

Аппаратная часть МАПК состоит из: микрофонного модуля, микропроцессорного модуля сбора данных (МСД), ПК пользователя и сервера информационной системы. На рис.1 отражены связи между этими блоками.

МСД управляется по последовательному интерфейсу с ПК пользователя. Программа на компьютере инициирует передачу первичных настроек эксперимента и запускает аналого-цифровое преобразование на МСД. Управляющая программа для микроконтроллера МСД написана на языке Си и включает в себя алгоритмы первичной инициализации аппаратной платформы, проведение цифрового измерения и отправки данных на ПК пользователя.

Собранные данные проходят программную обработку на ПК пользователя и передаются на сервер информационной системы. Веб-интерфейс ИС, разработанный на языке Python 2.7 с использованием фреймворка Django 1.9, предоставляет авторизованный доступ к проведённым измерениям, как врачу, так и пользователю.

Для проведения более точных экспериментов программно предусмотрен режим многократных измерений. В этом режиме производится серия «снимков» ФКГ заданной длительности. Затем производится фазовый сдвиг каждого «снимка» относительно первого с последующим усреднением набора точек и вычисляется амплитудный спектр сигнала с помощью быстрого преобразования Фурье.

Тестовые измерения (рис. 2) проводились выслушиванием акустических колебаний сердца в течение 3.72 секунд с задержкой дыхания на выдохе при трёх состояниях: в спо- койном состоянии («relaxed»); после 20 приседаний («on load»); после минуты отдыха («on recovery»).

На полученных графиках ФКГ можно выделить характерные первый и второй тон сердца. В состояниях «под нагрузкой» зубцы второго тона сливаются с первым, что может указывать на недостаточную чувствительность микрофона и необходимость использования узкополосных фильтров низкой частоты.

Визуальная схожесть представленных графиков с фонокардиограммами, получаемыми с помощью других применяемых на практике фонокардиографов, а также наблюдаемая зависимость результатов от состояния работы сердца говорит о корректной работе разработанного комплекса. На основе ФКГ, полученных на разработанном программно-аппаратном комплексе, специалист может провести, по крайней мере, качественный анализ состояния здоровья пациента, а по измерениям спектров колебаний детальнее проследить динамику работы сердца.