Образ лікаря в переважної більшості людей найчастіше асоціюється з білим халатом і стетоскопом на шиї. За допомогою цього приладу той самий терапевт здійснює першу діагностику захворювань респіраторної системи та серця. І в нашій свідомості затвердилася думка: лікар, прослуховуючи грудну клітку, за якимось лише йому відомим відтінкам шумів подиху, може швидко й досить точно визначити характер захворювання респіраторної системи. Та запевняємо вас— це так і не зовсім так. Однак зробимо спочатку стислий екскурс в історію.
Достеменно відомо, що лікарі Давньої Греції, і серед них насамперед «батько медицини» Гіппократ, удавалися до прослуховування шумів подиху (аускультації). Гіппократ навіть описав ряд характерних шумів і хрипів (аускультативних феноменів), які виникають при захворюваннях респіраторного тракту. Лікарі Давнього Китаю також вислуховували шуми, що виникають в організмі людини, із метою діагностики захворювань. Потім, протягом багатьох століть, аускультація як діагностична методика була фактично забутою.
Честь повторного відкриття аускультації, але вже як наукового фізичного методу дослідження організму людини, належить видатному французькому клініцисту Рене Лаеннеку (1781—1826). Йому ми зобов’язані й винаходом стетоскопа — першого фізичного приладу для вислуховування шумів, що виникають в організмі. Він також запропонував класифікацію дихальних шумів і хрипів і дав пояснення деяких причин їхнього виникнення.
Розпочинаючи з цього часу аускультація міцно входить в арсенал діагностичних методів і засобів медицини при лікуванні легень і серця. Протягом багатьох років ці методи вдосконалювалися. Зокрема великий внесок у розвиток аускультації в XX столітті зроблено знаменитою київською школою терапевтів, очолюваною В.Образцовим (М.Стражеско, М.Губергріц та ін.).
Попри багаторічну історію розвитку, аускультація респіраторного тракту й оцінка звукових феноменів, що виникають у ньому, продовжує залишатися швидше мистецтвом, заснованим на досвіді лікаря, його суб’єктивному сприйнятті шумів і тих чи інших слухових образів, які виникають у нього. Подібна до цього й історично сформована аускультативна семіотика, що буяє такими суб’єктивними епітетами, як, приміром, жорстке дихання, хрипи гудячі, тріскучі, дріднопузирчасті тощо. Очевидно, за подібної класифікації шумів важко поставити у відповідність кожній аускультативній ознаці будь-які інформаційно значимі об’єктивні кількісні характеристики.
І тут ні в чому дорікнути лікарів. Річ у тім, що чутливість (поріг чутності) людського вуха і спроможність його розрізняти звук за гучністю і частотою (за висотою тону) істотно коливається від індивіда до індивіда. Крім того, особливості слуху такі, що за однакової сили звуки високої частоти суб’єктивно здаються набагато голоснішими за низькочастотні. Тому, приміром, наявність у спектрі шумів подиху потужних низькочастотних тонів зовсім не означає, що лікар оцінить цей шум як низькочастотний. Присутній же високочастотний компонент навіть малої потужності може повністю змінити суб’єктивний характер сприйняття шуму.
Необхідно також зазначити, що при слуховому аналізі звуку величезну роль відіграють «звукова пам’ять», обдарованість і тренування. Приміром, музично обдаровані люди (диригенти, солісти), які мають абсолютний або принаймні відносний слух, здатні точно (і це зовсім не перебільшення) визначати висоту тону та наявність у ньому до десяти обертонів і запам’ятовувати послідовність звуків, що триває десятки хвилин. Проте життя переконує нас, що середньостатистичний лікар не має таких здібностей й не може проаналізувати та запам’ятати всі нюанси таких складних і високоінформативних сигналів, якими є шуми і хрипи дихання. Нині висока культура прослуховування шумів дихання, так розвинена в першій половині XX століття, занепадає. І цьому є пояснення. З одного боку, мистецтву прослуховування та аналізу шумів дихання досить важко (а часом, через зазначені причини, й неможливо) навчити, а з іншого боку, за останні 50 років виникло чимало інших методів і засобів, що дозволяють діагностувати легеневі захворювання. І, ніде правди діти, ця ситуація не дуже стимулює молодих лікарів на освоєння такого складного, тонкого і витонченого діагностичного методу, як прослуховування шумів і хрипів дихання. А шкода!
У передових країнах Заходу та Сходу цю ситуацію зрозуміли й оцінили порівняно давно (десь у 70-х роках минулого століття) і розгорнули досить серйозні дослідницькі роботи, спрямовані на вивчення можливості реєстрації, візуалізації та класифікації шумів дихання засобами електронної техніки. У цей самий час почала з’являтися і досить потужна комп’ютерна техніка, що значно прискорило та полегшило проведення таких робіт. У США, Канаді, Франції, Німеччині, Ізраїлі, Японії та деяких інших країнах виникли наукові центри, пішла лавина публікацій у періодичних виданнях з акустики, фізіології та медицини. Природно, через якийсь час виникло питання про об’єднання зусиль у цьому новому науковому напрямі. Результатом стало створення Міжнародної асоціації по звуках легень (International Lung Sounds Association), скорочено ILSA. Під егідою ILSA, розпочинаючи з 1976 року, щорічно проводять міжнародні наукові конференції по шумах і звуках дихання. Слід сказати, що зарубіжні наукові центри вже кілька років оперативно обмінюються даними по дихальних шумах через Інтернет (див. приміром www.umanitoba.ca/faculties/medicine/ILSA/sound.html ).
На основі використання сучасних аудіо-, відео- та мультимедійних технологій розробляються навчальні посібники для студентів-медиків, у яких одночасно зі звучанням аудіозаписів зразків шумів дихання на екрані монітора персонального комп’ютера поруч із уже звичними діаграмами, які відображають параметри функції зовнішнього дихання, будуються спектрограми шумів (їх прийнято в міжнародній практиці називати респіросонограмами) та інші акустичні образи. Все це свідчить про те, що нові високі технології, що отримали останнім часом назву «цифрової аускультації», поступово переходять у розряд клінічних методик дослідження органів дихання.
За часів СРСР нам було не до всього переліченого вище. Ми здійснювали грандіозніші плани, хоча, слід визнати, окремі спроби розпочати подібні дослідження були. А тут ще розпочалися перебудова та розвал СРСР. Та в Інституті гідромеханіки НАН України 1991 року ще продовжували займатися цікавою та дуже складною проблемою — природою і механізмом виникнення шумів при обтіканні тіл потоками рідини та газу, коли директор інституту академік В.Грінченко звернув увагу: аналізовані нами питання аналогічні тим, які пов’язані з генерацією шумів при русі потоку повітря в респіраторному тракті людини. Ми провели аналіз тоді ще доступної нам зарубіжної літератури й були вражені. Виявляється, світ напружено працює в цьому напрямі, домігся вже певних успіхів.
Ми порівняно швидко перейнялися новою проблематикою й вже через три роки створили лабораторний експериментальний комплекс і перший пакет програмного забезпечення для реєстрації, візуалізації та опрацювання шумів дихання. Познайомилися й зацікавили лікарів. З їхньою допомогою та особистою участю провели клінічну апробацію розроблених методів і апаратури. Створили базу даних. Результати нашої роботи стали відомими за кордоном, їх позитивно оцінили.
Технічна суть нових технологій полягає в тому, що шуми дихання з кількох точок поверхні грудної клітки знімаються і перетворюються на електричні сигнали спеціальними високочутливими датчиками. Далі ці аналогові сигнали за допомогою спеціальної апаратури посилюються, відфільтровуються і перетворюються на цифрові сигнали. Після цього вони поступають на персональний комп’ютер, де за розробленою нами програмою опрацьовуються і запам’ятовуються. Чого ми вже «навчили» комп’ютер і чого його можна ще навчити?
По-перше, ми отримуємо високоякісний аудіосигнал (незалежно від властивостей слухових органів лікаря), який можна за необхідності багаторазово прослуховувати, порівнювати з аудіосигналами, отриманими пізніше (приміром, у міру видужування хворого), документувати й поміщати їх в історію хвороби. Тепер ми можемо створювати бази даних шумів для наступної їхньої класифікації та аналізу, використовувати ці бази для навчального процесу, обміну з іншими науковими і лікувальними центрами, у тому числі і закордонними. Нарешті, така технічна система є передумовою для вирішення завдань телемедицини.
По-друге, отриманий аудіосигнал ми вже зараз навчилися спеціальним чином візуалізувати, тобто перетворювати на респіросонограму (спектрально-тимчасовий акустичний портрет). На респіросонограмі добре помітні (саме помітні) і чітко ідентифікуються всі характерні нюанси, властиві більшості основних і додаткових дихальних шумів. Ось де доречно згадати прислів’я «Краще один раз побачити, ніж сто разів почути». Хоч як дивно це звучить, але вже нині можна стверджувати, що за певного навику й глухий лікар цілком може аналізувати особливості дихальних шумів пацієнта за респіросонограмою. Природно, що респіросонограми (так само, як і аудіосигнали ) можна документувати для історії хвороби, використовувати для навчального процесу, для обміну інформацією і для телемедицини. Важливо відзначити, що лікар може одночасно й прослуховувати аудіосигнал, і переглядати респіросонограму. А це дозволяє об’єднати слуховий і зоровий канали сприйняття, що, безсумнівно, має підвищити ефективність процесу діагностики й зробити його об’єктивнішим.
По-третє, можна «навчити» комп’ютер автоматично розпізнавати тип дихальних шумів. За кордоном уже створений прототип пристрою, що автоматично розпізнає типи сухих хрипів. А в нас в інституті створено програму, що дозволяє з певною можливістю відрізняти здорових людей від людей із легеневими захворюваннями. Можна припустити (і на це вже є певні підстави), що в недалекому майбутньому комп’ютер зможе встановлювати і ймовірний діагноз захворювання.
По-четверте, результати закордонних досліджень дозволяють сподіватися, що такі системи можна буде використовувати для моніторингу населення з метою виявлення легеневих патологій, не вдаючись до рентгенологічних методів. Отже, можна було б істотно знизити радіаційне навантаження на населення, що для України дуже важливо.
Ну і, нарешті, розроблення і впровадження нових технологій дає потужний поштовх подальшому розвитку наукової думки. Можна прогнозувати, що об’єднання таких систем з іншими комп’ютерними «побратимами», призначеними для виявлення патологій інших органів людини, дозволить істотно підвищити ефективність діагностики не лише респіраторних захворювань.