Metody odbioru i cyfrowej rejestracji oraz charakteryzacji wibroakustycznych sygnałów kaszlu

• Autorzy: Szuberla Dominika , Pałko Tadeusz , Łukasik Włodzimierz , Grabczyk Elżbieta , Pałko Krzysztof J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.5.3

Warianty tytułu

EN

Methods of detection, digital recording and characterization of vibroacoustic cough signals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kaszel jest często spotykanym objawem różnego rodzaju stanów chorobowych zarówno pochodzenia infekcyjnego (przeziębienie, grypa itp) jak również w chorobach przewlekłych (gruźlica, koklusz, rozedma płuc, nowotwory płuc i in) Obecnie mimo prowadzonych od wielu lat prac badawczo-konstrukcyjnych w wielu ośrodkach medycznych i inżynieryjno-technicznych na świecie, brak jest skutecznych, zadowalających lekarzy, urządzeń do monitorowania kaszlu Celem niniejszej pracy jest modyfikacja dwóch przenośnych układów do cyfrowej rejestracji wibroakustycznych sygnałów kaszlu opracowanych na Politechnice Warszawskiej w ramach dyplomowych prac inżynierskich lub magisterskich prowadzonych przez dwóch współautorów niniejszego artykułu (TP, WŁ), przeznaczonych zarówno dla potrzeb eksperymentalno-doświadczalnych, jak i klinicznych Jeden z układów jest przystosowany do współpracy z mikroczujnikiem akcelerometrycznym, a drugi z mikrofonem do rejestracji dźwięku Innym ważnym celem tej pracy jest cyfrowa analiza i charakteryzacja parametryczna tych sygnałów, która została przeprowadzona przy użyciu programu Microsoft Visual Basic Pięć eksperymentalno-klinicznych badań zostało przeprowadzonych na wybranych ochotnikach w Klinice Chorób Wewnętrznych Pulmonologii i Alergologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Każda z rejestracji trwała ok 40 minut Do charakteryzacji tych sygnałów wybrano następujące parametry: intensywność (amplituda) i częstość incydentów kaszlu, czas ich trwania, przesunięcie czasowe sygnału z mikrofonu względem sygnału z akcelerometru, widmowa gęstość mocy sygnałów, a także całkowita liczba napadów kaszlu Uzyskane wyniki przeprowadzonych badań eksperymentalno-doświadczalnych potwierdziły prawidłowe działanie badanych układów i dobrą jakość rejestrowanych sygnałów wibroakustycznych nadających się do dalszego numerycznego ich przetwarzania i analizy oraz obiektywnej charakteryzacji.

EN

Cough is a common symptom of various conditions both of infectious origin (cold, flu, etc) and in chronic diseases (tuberculosis, whooping cough, emphysema, lung cancer, etc) At present, despite the research and design work carried out for many years in many medical and engineering centres, there is a lack of effective and satisfactory cough monitoring devices for physicians The purpose of this paper is to modify two portable systems for digital and recording of vibroacoustic cough signals developed at the Warsaw University of Technology as part of graduate engineering or master’s theses promoted by the two co-authors of this article (TP, WŁ) and intended for both experimental and clinical use One of the circuits is designed to work with an accelerometric microsensor for vibration, and the other with a microphone for sound recording Another important objective of this work is the digital analysis and parametric characterization of these signals, which were carried out using Microsoft Visual Basic Five experimental-clinical studies were carried out on selected volunteers at the Department of Internal Medicine, Pulmonology and Allergology at Warsaw Medical University Each recording lasted approximately 40 minutes The following parameters were selected for characterization of these signals: intensity (amplitude) and frequency of coughing incidents, their duration, time shift of the microphone signal relative to the accelerometer signal, power spectral density of the signals, as well as the total number of coughing incidents The obtained results of the experimental studies confirmed the correctness of the tested systems and the good quality of the recorded vibroacoustic signals suitable for further numerical processing and analysis and objective characterization.

Słowa kluczowe

PL

czujnik akcelerometryczny; mikrofon; pulmonologia; rejestracja kaszlu; analizatory kaszlu

EN

accelerometric sensor; microphone; pulmonology; cough signal recording; cough analyzers

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 5
• Strony: 21--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szuberla Dominika

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej

autor

Pałko Tadeusz

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej

autor

Łukasik Włodzimierz

• Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej

autor

Grabczyk Elżbieta

• Warszawski Uniwersytet Medyczny, Klinika chorób Wewnętrznych Pulmologii i Alergologii

autor

Pałko Krzysztof J.

• Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN

Bibliografia

• [1] S. Konturek (red.) Fizjologia człowieka, podręcznik dla studentów medycyny Elsevier, 2015.
• [2] S. S. Birring, T. Flemming, S. Mattos, A. A. Raj, D. H. Evans, L. D. Pavord. The Leicester Cough Monitor: preliminary validation of an automated cough detection system in chronic cough. Institute of Lung Health, Dept pf Respiratory Medicine Glenfield Hospital, Leicester, UK, 2008.
• [3] J. A. Smith. Cough: Assessment and Equipment. The buyers guide to respiratory care products r. 6, 2008, s. 96 - 100.
• [4] M. Krajnik, I. Damps-Konstańska, M. Grabowski, P. Poznański, E. Jassem: Ocena dźwięków i drgań generowanych w czasie kaszlu za pomocą Wibroakustycznego Systemu Rejestracji Kaszlu MEPIM (MEPIM VSCR). Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet M. Kopernika w Toruniu, Gdański Uniwersytet Medyczny, Ośrodek Badawczo-Rozwojowy w Gdyni, 2008.
• [5] PAP - Nauka w Polsce: Kaszlometr i inne wynalazki gdańskich studentów i naukowców.
• [6] A. Szafirowska: Projekt i wykonanie układu do rejestracji kaszlu. Praca dyplomowa inżynierska, promotor prof. T. Pałko, Wydział Mechatroniki, Politechnika Warszawska, Warszawa 2015.
• [7] G. M. Grońska: Akcelerometryczny detektor kaszlu - budowa oraz badanie sprawności płytki PCB, Praca dyplomowa inżynierska, promotor prof. T. Pałko, Wydział Mechatroniki, Politechnika Warszawska, Warszawa 2016.
• [8] I. Pietrzyk: Układ do cyfrowej rejestracji akustycznego sygnału kaszlu, Praca dyplomowa inżynierska, promotor prof. T. Pałko, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Politechnika Warszawska, Warszawa 2017.
• [9] D. Szuberla: Metoda rejestracji i klasyfikacji sygnałów fizycznych kaszlu. Praca dyplomowa magisterska, promotor prof. T. Pałko, Wydział Mechatroniki, Politechnika Warszawska, Warszawa 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).