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Análisis Digital de Sonidos Pulmonares en Sujetos Normales

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Análisis Digital de Sonidos Pulmonares en Sujetos Normales
Análisis Digital de Sonidos Pulmonares en Sujetos Normales
Dr. Juan Ignacio Padilla Cuadra1, Dr. Alexei Putvinsky2
1. Vicedecano de Medicina, Universidad de Iberoamérica, 2. Profesor de Física Médica, Facultad de Medicina,
Universidad de Iberoamérica
Correspondencia a: [email protected]
Resumen
considerables
Introducción: La auscultación pulmonar es una
herramienta indispensable en el examen físico.
Recientemente,
estetoscopios
la
incorporación
digitales,
dispositivos
de
de
grabación sensibles y software de análisis de
sonido ha permitido llevar a la auscultación a
otro nivel.
Métodos: Se realizó un estudio que consistió en
grabar digitalmente los ruidos pulmonares de 10
voluntarios sanos en diferentes situaciones.
Posteriormente, cada uno de los registros fue
analizado
en
un
software
especializado
(Audacity).
Resultados: El análisis de sonidos pulmonares
de
intensidad
y
de
reconocimiento en el espectrograma entre la
auscultación en pared torácica y la traqueal. El
análisis por espectrograma permite distinguir
gráficamente entre los sonidos pulmonares, la
interferencia de ruidos cardiacos, y artefactos
como gruñir, toser o hablar durante la
auscultación.
Conclusiones: Se demostró que es factible la
aplicación del análisis de sonidos respiratorios
para fines de reconocer fases del ciclo
respiratorio y su frecuencia así como la
identificación de artefactos.
Palabras clave: Sonidos Pulmonares, análisis
espectral
normales permitió identificar las fases del ciclo
respiratorio, principalmente cuando se ausculta
a nivel traqueal. No se demostraron diferencias
en intensidad según el lado (derecho o
izquierdo) que se ausculte. Hay diferencias
Abstract
Introduction: Pulmonary auscultation is an
useful tool for the physical exam. Recently,
digital stethoscopes, digital recorders and
posibilidad
computerized sound analysis took lung sounds
determinados rangos de frecuencias. Los
auscultation to the next level.
estetoscopios convencionales amplifican los
Methods: In this study, the lung sounds were
recorded from 10 healthy volunteers in different
situations. Then, the records were analyzed with
a specialized software (Audacity).
Results: The analysis of normal respiratory
sounds allowed to identify phases of the
respiratory
cycle,
mainly
during
tracheal
auscultation. There were no differences in
intensity between right and left side. There were
clear differences in spectrogram between
tracheal and chest wall auscultation.
The
spectrogram analysis distinguished between
lung sounds, heart sounds and artifacts.
Conclusions: It was demonstrated that this
respiratory sounds analysis is useful to recognize
phases of respiratory cycle and artifacts.
de
detectar
sonidos
en
sonidos de frecuencias bajas pero se dejan de
percibir frecuencias mayores a 120 Hz en cuyo
rango
podría
darse
ruidos
clínicamente
importantes (1).
Los avances en computación hacen posible
sobrepasar estas limitaciones resolviendo los
defectos en la captación de la señal y ampliando
a una extensa gama las posibilidades de
procesamiento de la señal y su procesamiento.
Existen actualmente micrófonos de cámara
acoplada y los acelerómetros que permite llevar
el estudio de sonidos pulmonares a otro nivel.
Esto
ha
impulsado
una
corriente
de
investigación dirigida al uso de herramientas
digitales para el estudio de los ruidos
pulmonares. De igual manera, se han realizado
esfuerzos para la estandarización de los
métodos de adquisición y análisis de estos
Keywords: Lung sounds, spectral analysis
Introducción
La auscultación de los sonidos respiratorios ha
sido una herramienta indispensable en el físico
desde la introducción del estetoscopio por
Laennec en 1821. No obstante, técnicamente el
estetoscopio posee limitaciones que reduce la
sonidos
mediante
la
iniciativa
europea
denominada CORSA (Computerized Respiratory
Sound Analysis) (2)
Esto permitirá un mayor conocimiento de los
ruidos normales y muy especialmente la
caracterización cuantitativa de las alteraciones
de estos ruidos en condiciones patológicas como
asma aguda, edema pulmonar y formas de
b. Auscultación de ruidos pulmonares en
fibrosis pulmonar. El análisis exhaustivo de los
región
anterosuperior
espectros de sonido de cada una de estas
profundidad normal
derecha
con
presentaciones de ruidos respiratorios puede
c. Registro de ruidos pulmonares en región
eventualmente permitir la realización de
antero superior derecha con inspiración
diagnósticos diferencial e incluso para la
y espiración forzadas
evaluación de la respuesta a determinadas
d. Registro de ruidos traqueales ( a nivel de
medidas de terapéuticas.
escotadura supraesternal)
En una primera fase de estudios relacionados
e. Auscultación de respiración normal
mientras sujeto
con el análisis computarizado de los ruidos
a. Tose
pulmonares se propone determinar la viabilidad
b. Habla
de auscultar, registrar en formato digital y
analizar mediante software especializado los
ruidos respiratorios de voluntarios normales. La
realización
reconocer
de
estos
patrones
registros
normales,
permitirá
c. Emite quejido
f. Auscultación de ruidos cardiacos
g. Auscultación de artefactos de contacto
con pared torácica con sujeto que no
morfología
respira
habitual de las ondas, su espectrograma y
detectar artefactos frecuentes.
Metodología.
Lo anterior busca:

frecuencia entre los diferentes focos de
Se escogieron al azar 10 individuos sanos, a los
cuales se les explicó el objetivo del estudio y su
metodología. Todos los individuos aceptaron
auscultación

inferiores, derecho e izquierdos.
y
espiración)
en
el
espectrograma en condiciones normales
cada una de los siguientes focos y situaciones de
a. Focos anterior superiores y posterior
Diferenciar las fases del ciclo respiratorio
(inspiración
participar y se realizaron al azar registros en
auscultación:
Identificar diferencias en amplitud y
y forzadas

Reconocer patrones de espectrograma
en situaciones normales ( tos, habla y
emisión de quejidos u otros tipos de
nivel de segundo espacio intercostal en
ruidos adventicios)
la línea media clavicular.
Diferenciar los patrones de onda y

espectrograma de los ruidos cardiacos
de los ruidos respiratorios
Definir los rangos de frecuencias para los

Para comparar con auscultación a nivel traqueal,
se obtuvieron registros a nivel de cara lateral
izquierda del cuello.
ruidos que contaminan el registro de los
Para obtener un registro basal de ruidos no
sonidos pulmonares propiamente dichos
deseados y posteriormente realizar registro
formal se obtendrá:

Procedimiento
Registro basal de estetoscopio sobre
pared torácica (foco basal posterior y
El proceso de registro se realizó según
anterior)
recomendaciones generales en una habitación
cardiacos.
con el menor ruido ambiental posible con
adecuada ventilación y temperatura (3).
Con el sujeto en posición sentada se realizarán
los
registros
de
auscultación
pulmonar
directamente sobre la pared torácica según se
para
registro
de
ruidos
Para el registro de los ruidos cardiacos, se
ausculta a nivel de:

Cuarto espacio intercostal izquierdo a
nivel de línea media clavicular
indica previamente. Los focos de auscultación
serán:
Cada registro se realizó en 3 voluntarios


Región posterior basal de campos
diferentes con el fin de escoger el que
pulmonares ( lado derecho y lado
presentara menor cantidad de interferencia y
izquierdo) a 5 cm lateral a l línea
artefactos. Cada registro fue de 20 segundos los
paravertebral y 5 cms bajo el ángulo
cuales se contabilizarán con el cronómetro de la
escapular)
grabadora digital.
Región anterior superior de campos
pulmonares (lado derecho e izquierdo) a
Los registros fueron obtenidos por uno de los
superior y postero-inferior bilaterales), 4
investigadores mediante el uso del siguiente
registros con respiración normal y forzada, 4
equipo:
registros de ruidos cardiacos, 3 registros de

Estetoscopio digital electrónico ds32a
Limited Edition de

Thinklabs ( South
superficie sin ventilación.
Se describen e ilustran a continuación los
Pontiac Court Centennial, CO, EUA)
registros que fueron escogidos por su mayor
Grabadora digital ICD-PX333F de Sony (
claridad y menor interferencia. Para cada
Konan Minato Ku Tokio, Japón)
registro se muestra el trazo de onda (frecuencia
El registros de sonidos en formato MP3 serán
transferidos en dispositivo de memoria a una
por tiempo), gráfico de espectro lineal y su
respectivo espectrograma.
computadora y luego analizados en Unidad de

Registro con respiración normal
Powerlab mediante conexión por medio del

Registro con ventilación forzada
cable conector MLAC08

Registro de ruidos cardiacos

Registro de superficie
Los registros serán analizados mediante:

Thinklabs Phonocardiography Software
powered by Audacity
Resultados
Se obtuvieron un total de 12 registros en
diferentes focos de auscultación (antero-
En la figura 1, se muestra la distribución según
frecuencias e intensidad de los sonidos
respiratorios a la auscultación de superficie en
los de los sujetos del estudio.
Figura 1. Curva de frecuencias de auscultación de ruidos pulmonares en región antero superior en
sujeto normal.
Mediante el espectrograma se puede reconocer
distinguir
los
claramente el patrón distintivo de ruidos
respiratorios.
ruidos
cardiacos
de
cardiacos (figura 2). De esta manera es posible
Figura 2. Ondas y espectrograma que muestra patrón de ruidos cardiacos. Nótese que puede
identificarse el primer y segundo ruido.
los
Mediante las maniobras de respiración forzada,
más sencillo reconocer cada fase del ciclo
se refuerza la intensidad en el espectograma y es
(inspiración y espiración). (Figura 3).
Figura 3. Espectrograma que muestra patrón de ruidos respiratorios con patrón normal y forzado.
Figura 4. Espectrograma que muestra patrón de ruidos respiratorios normales con gruñido intercalado.
El análisis de los registros permite además
identificar ruidos que introducen artefacto en el
trazo de base de respiración normal (figura 4).
Estos artefactos son más regulares y armónicos
cuando no corresponde a gruñidos sin sentido
sino a la articulación de palabras. (Figura 5)
Figura 5. Espectrograma que muestra patrón de ruidos respiratorios normales con el paciente
hablando de manera intermitente.
A
B
Figura 6. Comparación de intensidad entre registro de respiración normal a través de pared torácica (A)
y sonidos traqueales (B). Nótese mayor intensidad en auscultación traqueal
Los registros a nivel de tráquea demostraron dar
Además de valorar la morfología e intensidad de
trazos más claros e intensos (figura 6).
los ruidos pulmonares, el análisis permitió
identificar la frecuencia respiratoria (figura 7).
A
B
Figura 7. Se muestra dos patrones respiratorios en el mismo sujeto. Inicialmente un patrón de
respiración profunda y lenta (A) y luego un patrón rápido (B)
Tal como se mostró en la figura 2, el
dos ruidos cardiacos y hasta su frecuencia por
espectrograma permite identificar los ruidos
minuto.
cardiacos. En la figura 8, podemos identificar los
Figura 8. Patrón de ruidos cardiacos normal. Se puede identificar claramente I° y 2° ruido cardiaco y se
puede estimar la frecuencia cardiaca (aproximadamente 72 por minuto)
Finalmente, si integramos estos diferentes tipos
de análisis, es posible reconocer el patrón
respiratorio
A
B
C
Figura 9. Comparación de registro de onda y gráfico de frecuencias y amplitud entre respiración normal
por auscultación de pared torácica (A), ruidos cardiacos (B) y paratraqueal (C). Nótese la aparición de
frecuencias superiores a los 20 kHz.
Clasificación y nomenclatura de los ruidos
frecuencia del sonido generado en vías
respiratorios
superiores se encuentra entre 900-1200 Hz (4).
A nivel del tracto respiratorio, se genera sonido
por el flujo aéreo intraluminal para luego
propagarse hacia el parénquima. El rango de
Con el fin de asignar valor clínico a la
interpretación
de
los
hallazgos
de
la
auscultación pulmonar se han asociado distintos
sonidos a cambios en la vía aérea. Por ejemplo,
la reducción del lumen de la vía aérea se asocia
morfología sinusoidal con frecuencias
a sonidos de mayor frecuencia. Con el objetivo
entre 100 y 1000 Hz con duraciones
de homogenizar estos hallazgos, se propone una
mayores a 80 ms. Reflejan obstrucción
nomenclatura, por consenso, de los ruidos
en la vía aérea y aumento de la
respiratorios la cual se resume a continuación
resistencia al flujo aéreo.
(5).

Roncus: por vibración de la vía aérea y
movimiento de líquido con morfología
Nomenclatura de los ruidos respiratorios
sinusoidal con frecuencia menores a 300
Se considera existen dos grupos mayores de
Hz y duración mayor a 100 ms. Son
ruidos respiratorios:
producto de secreciones que obstruyen
los normales y los
el lumen bronquial.
adventicios.

Los normales incluyen:

segmentaria con un rango de frecuencia
de 100 a 800 Hz. Estos permiten
determinar la ventilación regional y la
resistencia en la vía aérea

de la vía aérea pequeña y secreciones en
ella. Son de carácter explosivo (duración
Ruidos pulmonares: que se generan por
flujo turbulento en la vía área central y
Ruidos traqueales: se generan de la
Crépitos: son el resultado de la apertura
menor a 20 ms).

Estridor: se origina en la obstrucción de
la vía aérea superior y tiene carácter
musical con duración mayor a 250 ms a
frecuencia mayores a 200 pero menores
a 1500 Hz.
misma manera que el grupo anterior
pero se originan en la laringe, tráquea y
En relación a los ruidos pulmonares, los
vía aérea superior.
traqueales son más fuertes y con un rango
Los ruidos accesorios o adventicios se dividen en
4:
mayor de frecuencias que oscila desde menos de
100 Hz a más de 1 500 Hz. Su origen es a nivel
del flujo aereo en la vía aerea superior y suelen

Sibilancias: que se deben a oscilaciones
ser más puors sin modificación por el tejido
la corriente de aire y tienen una
pulmonar. Estos tambien han sido sujetos a
estudios en la apnea obtructiva del sueno y en la
deteccion de obstruccion de la vía aérea en
respiratorio, principalmente cuando se ausculta
diferentes niveles. (6-7)
a nivel traqueal. No se demuestran diferencias
La auscultación traqueal se caracteriza por tener
una importante intensidad de sonido y se
pueden identificar fácilmente las dos fases del
ciclo respiratorio (8).La frecuencias de estos
sonidos oscilan entre 100 Hz a casi 5000 Hz, con
una caída abrupta alrededor de los 800 Hz y poca
energía más allá de los 1500 Hz (9).
en intensidad según el lado (derecho o
izquierdo) que se ausculte. Hay diferencias
considerables
de
intensidad
y
de
reconocimiento en el espectrograma entre la
auscultación en pared torácica y la traqueal. El
análisis por espectrograma permite distinguir
gráficamente entre los sonidos pulmonares, la
interferencia de ruidos cardiacos, y artefactos
como gruñir, toser o hablar durante la
Aunque
clínicamente
frecuencia
la
no
exploración
se
de
realiza
los
con
ruidos
traqueales, puede ser útil para identificar
obstrucciones en la vía aérea superior. A la
auscultación sobre la superficie de la caja
torácica, los sonidos se influenciados por las
estructuras de anatómica. Es posible identificar
auscultación. Se demostró que es factible la
aplicación del análisis de sonidos respiratorio
para fines de reconocer fases del ciclo
respiratorio y su frecuencia. En la siguiente
etapa,
se
pretende
aplicar
esta
misma
herramienta para el análisis de sonidos
respiratorios anormales.
con mayor facilidad los sonidos durante la
inspiración y al inicio de la espiración. Las
frecuencias son de un margen más restringido
Referencias
que los sonidos traqueales (entre 100 y 1000 Hz)
1. Abella M, Formolo J, Penny DG. Comparison
notándose la caída entre 100 y 200 Hz. (10)
of
acoustic
properties
of
six
popular
stethoscopes. J Acoust Soc Am 1992; 91: 22242228.
Conclusiones
El análisis de sonidos pulmonares normales
permite
identificar
las
fases
del
ciclo
2. Sovijarvi A, Vanderschoot J, Earis, J.E.
Standarization of computerized respiratory
sound analysis.
3. Piirila P, Sovijarvi A, Earis J, Rossi M, Dalmasso
F, Stoneman S. Vanderschoot. Reporting results
of respiratory sound analysis. Eur Respir Rev
2000; 10: 77: 636-640.
4. Sánchez I. Aplicaciones clínicas del estudio
objetivo
de los ruidos respiratorios en pediatría. Rev Chil
Pediatr 2003; 74 (3):259-268.
5. Cugell DW: Lung sound nomenclature. Am Rev
Respir Dis 1987; 136: 1016.
6. Laennec RTH. De Pauscultation mediate ou
traité du diagnostic des maladies des poumons
et du coeur. Paris: Brosson & Chaudé, 1819.
7. Mikami R, Murao M, Cugell DW, et al.
International Symposium on Lung Sounds:
sinopsis of proceeding. Chest 1987; 92:342-5.
8.
Bohadama
a,
Izbicki
G,
Kraman
S.
Fundamentals of Lung Auscultation. N Engl J
Med 2014; 370; 8: 744-751.
9. Gavriely N, Palti Y, Uffhotz H. Breath sounds in
the clinical assessment of airflow obstruction.
Thorax 1978; 92: 345-51
10. Gavriely N, Nissan M, Rubin AHB, Cugell DW.
Spectral characteristics of chest Wall breath
sounds in normal subjects. Thorax 1995; 50:
1292-300.
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