Using Low Cost Embedded Systems for Lung Sounds Auscultation and Analysis

Abstract

Este trabalho pretende explorar diferentes formas de auscultar som pulmonar (por exemplo, tosse e pieiras) usando sistemas embutidos e um microfone eletrónico. Esta abordagem usa dispositivos de baixo custo e os resultados foram comparados com o estado da arte para este tipo de dispositivos, o estetoscópio electrónico Littmann 3200. Várias versões do protótipo foram construídas devido ao ruído que estava presente no som (tornava o som pulmonar praticamente inaudível, o que não permitia que fosse usado para adquirir esses mesmos sons, implicando ter que voltar a pensar numa solução diferente). Foram, também, tentadas usar transmissões sem fios (recorrendo ao Bluetooth e Wi-Fi), mas não foi possível conciliar a transmissão de dados em tempo real com a transmissão sem fios. Após testar o nosso protótipo, obtivemos bons resultados tanto na auscultação da tosse (sensibilidade de 76.97% ± 31.16% e especificidade de 99.83% ± 0.01% contra sensibilidade de 83.90% ± 31.97% e especificidade de 99.97% ± 0.00% no Littmann), como no conforto (média de 9 em 10, o mesmo que no Littmann) e nos custos (41€ contra os 350€ do Littmann). Em contrapartida, o nosso protótipo não durou um dia inteiro ligado (tal como o Littmann) e a qualidade do som foi má (ao passo que a do Littmann foi boa). Apesar de um dos testes conter pieiras, não foi possível concluir nada relativamente a este tipo de som. No final, o nosso protótipo obteve bons resultados, tendo falhado nalguns aspectos que não o tornaram numa construção completamente bem-sucedido.

This work explored a different way to measure lung sounds (i.e. cough and wheezes) by using embedded systems and an electronic microphone. This approach used low cost devices and the results were compared to a current state of the art device, the Littmann 3200 electronic stethoscope. Several versions of prototypes were built because the sound provided by the circuit was full of noise (it made the pulmonary sound almost inaudible, which did not allow it to be used to acquire lung sounds and, consequently, we needed to think in a different solution). Wireless transmissions (i.e. Bluetooth and Wi-Fi) were intended to be used, but it was not possible to conciliate both real-time data and wireless transmission. After tested the developed prototype, overall we obtained good results either on auscultating cough (sensitivity 76.97% ± 31.16% and specificity 99.83% ± 0.01% versus sensitivity 83.90% ± 31.97% and specificity 99.97% ± 0.00% of the Littmann), on comfort (average of 9 out of 10, same as the Littmann) and costs (41€ versus 350€ of the Littmann). On the other hand, it did not last a full day (neither the Littmann) and the sound quality was bad (the Littmann was good). Although one test contained wheezes, it was not possible to conclude anything related to this adventitious sound. At the end, our prototype had good results, having failed in some aspects that did not make it completely successful.