Спектральный анализ звуков кашля у больных COVID-19

Кашель – частое проявление заболевания, вызванного  новой коронавирусной инфекцией COVID-19  (COronaVIrus Disease 2019), следовательно,  он имеет важную диагностическую ценность.  В доступной  литературе обнаружено  крайне  мало сведений,  характеризующих звуки кашля у больных COVID-19.  Целью исследования явился  спектральный анализ звуков кашля у больных COVID-19  в сравнении с индуцированным кашлем  у здоровых  лиц.  Материалы и методы. Основную  (1-ю)  группу составили  больные  COVID-19  (n = 218: 48,56 % – мужчины,  51,44 % – женщины; средний  возраст – 40,2 (32,4; 50,1) года). Группу сравнения (2-ю) составили  здоровые лица (n = 60: 50,0 % – мужчины,  50,0 % – женщины; средний  возраст – 41,7 (31,2; 53,0) года) с индуцированным кашлем.  У каждого пациента проводилась  регистрация звуков кашля  с последующей  цифровой обработкой  с помощью  алгоритма  быстрого  преобразования Фурье. Оценивались временно-частотные параметры  звуков кашля  – продолжительность (мс),  отношение энергии  низких  и средних частот (60–600 Гц) к энергии  высоких частот (600–6 000 Гц), частота максимальной энергии  звука (Гц). Указанные  параметры  определялись как в отношении всего кашля,  так и его отдельных фаз звука. Результаты. У пациентов 1-й и 2-й групп установлены  некоторые достоверные различия параметров кашля. Общая продолжительность кашлевого акта (T) оказалась значимо меньше у больных COVID-19, в отличие от индуцированного кашля у здоровых лиц (T = 342,5 (277,0; 394,0) – в 1-й группе; T (c) = 400,5 (359,0; 457,0) – в группе сравнения; p = 0,0000).  Также  выявлено, что в звуках кашля  у больных  COVID-19  преобладает  энергия  более  высоких  частот  (Q) по сравнению с таковой  у здоровых  (Q = 0,3095 (0,223; 0,454) – в 1-й группе и Q (c) = 0,4535 (0,3725; 0,619) – в группе сравнения; p = 0,0000).  Максимальная частота  энергии  звуков  кашля  (F_max)  в 1-й  группе  была  достоверно  выше,  чем у лиц  группы  сравнения (F_max = 463,0 (274,0; 761,0) – в 1-й группе; F_max  = 347 (253,0; 488,0) – в группе сравнения; p = 0,0013). При этом различий  между частотами максимальной энергии звуков кашля отдельных фаз кашлевого акта и продолжительности 1-й фазы кашля не выявлено. Заключение. Кашель у больных COVID-19 отличается меньшей продолжительностью и преобладанием энергии высоких частот по сравнению с таковыми у здоровых лиц с индуцированным кашлем.

1. Yüce M., Filiztekin E., Özkaya K.G. COVID-19 diagnosis - A review of current methods. Biosens. Bioelectron. 2021; 172: 112752. DOI: 10.1016/j.bios.2020.112752.

2. Liu Y.C, Kuo R.L., Shih S.R. COVID-19: The first documented coronavirus pandemic in history. Biomed. J. 2020; 43 (4): 328–333. DOI: 10.1016/j.bj.2020.04.007.

3. Berekaa M.M. Insights into the COVID-19 pandemic: Origin, pathogenesis, diagnosis, and therapeutic interventions. Front Biosci (Elite Ed.). 2021; 13 (1): 117–139. DOI: 10.2741/874.

4. Majumder J., Minko T. Recent developments on therapeutic and diagnostic approaches for COVID-19. AAPS J. 2021; 23 (1): 14. DOI: 10.1208/s12248-020-00532-2.

5. Song W.J., Hui C.K.M., Hull J.H. et al. Confronting COVID-19-associated cough and the post-COVID syndrome: role of viral neurotropism, neuroinflammation, and neuroimmune responses. Lancet Respir. Med. 2021; 9 (5): 533–544. DOI: 10.1016/S2213-2600(21)00125-9.

6. De Blasio F., Virchow J.C., Polverino M. et al. Cough management: a practical approach. Cough. 2011; 7 (1): 7. DOI: 10.1186/1745-9974-7-7.

7. Чучалин А.Г., ред. Респираторная медицина: руководство. 2-е изд. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2017. Т. 1.

8. Visca D., Beghè B., Fabbri L.M. et al. Management of chronic refractory cough in adults. Eur. J. Intern. Med. 2020; 81: 15–21. DOI: 10.1016/j.ejim.2020.09.008.

9. Morice A.H., Millqvist E., Bieksiene K. et al. ERS guidelines on the diagnosis and treatment of chronic cough in adults and children. Eur. Respir. J. 2020; 55 (1): 1901136. DOI: 10.1183/13993003.01136-2019.

10. Овсянников Е.С., Стасюк О.Н. Оценка продуктивности кашля у больных хронической обструктивной болезнью легких и вентральными грыжами с применением спектральной туссофонобарографии. Вестник новых медицинских технологий. 2013; 7 (1): 99. Доступно на: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2013-1/4236.pdf

11. Семенкова Г.Г., Провоторов В.М., Сычев В.В. и др. Спектральная туссофонобарография – метод оценки обратимости бронхиальной обструкции у больных бронхиальной астмой. Пульмонология. 2003; (6): 32–36. Доступно на: https://journal.pulmonology.ru/pulm/article/view/2589/2021

12. Morice A.H., Kitt M.M., Ford A.P. et al. The effect of gefapixant, a P2X3 antagonist, on cough reflex sensitivity: a randomised placebo-controlled study. Eur. Respir. J. 2019; 54 (1): 1900439. DOI: 10.1183/13993003.00439-2019.

13. Melek Manshouri N. Identifying COVID-19 by using spectral analysis of cough recordings: a distinctive classification study. Cogn. Neurodyn. 2022; 16 (1): 239–253. DOI: 10.1007/s11571-021-09695-w.