Выявление аускультативных признаков ХОБЛ с помощью статистики высших порядков при анализе звуков дыхания

Автор(и)

  • Анна Сергеевна Порева Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3797-025X
  • Евгений Сергеевич Карплюк Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4224-7760
  • Анастасия Анатольевна Макаренкова Институт гидродинамики Национальной академии наук Украины, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-9199-0692
  • Анатолий Павлович Макаренков Институт гидродинамики Национальной академии наук Украины, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347016020059

Ключові слова:

звуки легких, ХОБЛ, коэффициент бикогерентности, коэффициент ассимметрии, коэффициент эксцесса, бичастоты

Анотація

Предложен метод определения характерных аускультативных диагностических признаков у больных ХОБЛ, основанный на использовании полиспектрального анализа и расчета статистик высшего порядка. Этапами метода являются расчет и построение функции бикогерентности сигнала звука дыхания для нахождения ее максимального значения. Визуальная и численная оценка полученного максимума позволяет сделать заключение о наличии или отсутствии в данном звуковом сигнале легкого артефакта, свидетельствующего о патологии. Для более точных результатов необходимо получить коэффициент асимметрии и выполнить оценку бичастоты, соответствующей максимальному значению коэффициента бикогерентности. Расчет коэффициентов асимметрии и эксцесса взаимокорреляционных функций сигналов звуков легких, снятых синхронно в четырех каналах, позволяет уменьшить чувствительность метода к шумовым составляющим. Таким образом, анализируя все предложенные рассчитанные характеристики и параметры, возможно принять решение о наличии или отсутствии в данном звуковом сигнале патологии.

Посилання

Global strategy for the diagnosis, management and prevention of chronic obstructive pulmonary disease. Global initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD). Updated 2008. — URL : http://www.golodcopd.com/.

Басанец А. В. Акустическая обьективизация звуков дыхания больных ХОБЛ / А. В. Басанец, О. В. Ермакова, А. П. Макаренков, А. А. Макаренкова // Український журнал з проблем медицини праці. — 2010. — № 3. — С. 47–55. — Режим доступа : http://opb.org.ua/id/eprint/2587.

Automatic identification of Chronic Obstructive Pulmonary Disease based on forced oscillation measurements and artificial neural networks / J. L. M. Amaral, A. C. D. Faria, A. J. Lopes, J. M. Jansen, P. L. Melo // Engineering in Medicine and Biology Society : IEEE Annual Int. Conf. EMBC, 31 Aug.–4 Sept. 2010, Buenos Aires : proc. — IEEE, 2010. — P.1394–1397. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/IEMBS.2010.5626727.

Ionescu C. M. Relations between fractional-order model parameters and lung pathology in chronic obstructive pulmonary disease // C. M. Ionescu, R. De Keyser // IEEE Trans. Biomed. Eng. — Apr. 2009. — Vol.56, No. 4. — P. 978–987. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TBME.2008.2004966.

Badnjevic A. Integrated software suite for diagnosis of respiratory diseases / A. Badnjevic, M. Cifrek, D. Koruga // EUROCON, 1–4 July 2013, Zagreb : proc. — IEEE, 2013. — P. 564–568. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/EUROCON.2013.6625037.

Texture-based analysis of COPD: A data-driven approach / L. Sorensen, M. Nielsen, Lo Pechin, H. Ashraf, J. H. Pedersen, M. de Bruijne // IEEE Trans. Med. Imaging. — Jan. 2012. — Vol. 31, No. 1. — P. 70–78. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TMI.2011.2164931.

Computational analysis of HRCT images for characterization and differentiation of ILD and COPD / G. Song, E. Barbosa, N. Tustison, J. Gee, W. B. Gefter, M. Kreider, D. A. Torigian, // Biomedical Imaging: From Nano to Macro : IEEE Int. Symp. ISBI, 28. Jun.–1 Jul. 2009, Boston, MA : proc. — IEEE, 2009. — P. 999–1002. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ISBI.2009.5193223.

Hosseini M. P. A novel method for identification of COPD in inspiratory and expiratory states of CT images / M. P. Hosseini, H. Soltanian-Zadeh, S. Akhlaghpoor // Biomedical Engineering : 1st Middle East Conf. MECBME, 21–24 Feb. 2011, Sharjah : proc. — IEEE, 2011. — P. 235–238. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/MECBME.2011.5752109.

Макаренкова А. А. Исследование и объективизация дополнительных звуков дыхания у больных хронической обструктивной болезнью легких / А. А. Макаренкова // Акустичний вісник. — 2010. — Т. 13, № 3. — С. 31–41. — Режим доступа : http://hydromech.org.ua/content/uk/av/13-3_31-41.html.

A novel wheeze detection method for wearable monitoring systems / Jianmin Zhang, Wee Ser, Jufeng Yu, T. T. Zhang // Intelligent Ubiquitous Computing and Education : Int. Symp., 15–16 May 2009, Chengdu : proc. — IEEE, 2009. — P. 331–334. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/IUCE.2009.66.

Classification of respiratory signals by linear analysis / S. Aydore, I. Sen, Yasemin P. Kahya, M. K. Mihcak // Engineering in Medicine and Biology Society : IEEE Annual Int. Conf. EMBC, 3–6 Sept. 2009, Minneapolis, MN : proc. — IEEE, 2009. — P. 2617–2620. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/IEMBS.2009.5335395.

Marshall A. Applications of signal recognition algorithms to diagnosis and monitoring in chest medicine / A. Marshall, S. Boussakta, S. B. Pearson // Medical Applications of Signal Processing : 3rd IEE Int. Seminar (Ref. No. 2005-1119), 3–4 Nov. 2005 : proc. — IET, 2005. — P. 121–124. — URL : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=1543130.

Taplidou S. A. Analysis of wheezes using wavelet higher order spectral features / S. A. Taplidou, L. J. Hadjileontiadis // IEEE Trans. Biomed. Eng. — Jul. 2010. — Vol. 57, No. 7. — P. 1596–1610. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TBME.2010.2041777.

Новиков А. К. Полиспектральный анализ / А. К. Новиков. — СПб. : ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 2002. — 180 с.

Poreva A. Detection of COPD's diagnostic signs based on polyspectral lung sounds analysis of respiratory phases / Anna Poreva, Yevgeniy Karplyuk, Anastasiia Makarenkova, Anatoliy Makarenkov // Electronics and Nanotechnology : IEEE 35th Int. Sci. Conf. ELNANO, 21–24 Apr. 2015, Kyiv, Ukraine : proc. — IEEE, 2015. — P. 351–355. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ELNANO.2015.7146908.

##submission.downloads##

Опубліковано

2016-02-22

Як цитувати

Порева, А. С., Карплюк, Е. С., Макаренкова, А. А., & Макаренков, А. П. (2016). Выявление аускультативных признаков ХОБЛ с помощью статистики высших порядков при анализе звуков дыхания. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 59(2), 44–51. https://doi.org/10.20535/S0021347016020059

Номер

Том 59 № 2 (2016): Наноэлектроника

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2016 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.