Tytuł pozycji:
Rynomanometria i rynometria akustyczna - obiektywizacja oceny przestrzeni wewnątrznosowych
Celem pracy było zobiektywizowanie wyników pomiarów diagnostycznych związanych z oceną stanu przestrzeni wewnątrznosowych. W takich schorzeniach jak alergie, polipy nosa, mukowiscydoza, nieżyty nosa o różnym podłożu zastosowanie znajdują techniki pomiarowe rynomanometrii i rynometrii akustycznej. Metody te oceniają w sposób ilościowy przestrzenie jam nosowych dostarczając pośrednio informacji o stanie obrzękowym błony śluzowej nosa. Ponieważ są to metody proste w wykonaniu, szybkie i nieinwazyjne, znajdują coraz szersze zastosowanie w praktyce badań naukowych i codziennej diagnostyce laryngologicznej. W pracy zawarto szczegółową analizę metrologiczną obu technik diagnostycznych i przedstawiono zestaw metod przetwarzania danych zmierzający do poprawy jakości wyników. Rynomanometria, której przeznaczeniem jest czynnościowy pomiar oporów przepływu powietrza przez nozdrza, prezentowana jest w pracy poprzez zaproponowany analogowy dynamiczny model wiążący szybkość strumienia powietrza z ciśnieniem napędowym. Celem tych rozważań jest ocena nowej propozycji standardu pomiarowego rozpowszechnianego w środowisku jako rynomanometria wysokiej rozdzielczości. Znaleziono uzasadnienie teoretyczne dla zjawiska histerezy obserwowanego w wynikach pomiarowych jako skutek bezwładności powietrza. Z kolei pokazano, że elastyczność ośrodka nie ma zauważalnego wpływu na wynik pomiaru. Zdaniem autora, histereza będąca efektem bezwładności powinna być kompensowana poprzez odpowiednie przetwarzanie danych i oceniana niezależnie od krzywej oporów. Niezależnie, zaproponowano metodę wstępnej selekcji danych dostosowaną do sytuacji pojawiania się odstających cykli oddechowych. Wykorzystano tu metodę sztucznych sieci neuronowych Hopfielda zaadaptowaną w specjalny sposób do zagadnienia wyznaczania spójnej krzywej rynomanometrycznej. Rynometria akustyczna, której przeznaczeniem jest wyznaczanie profilu przekrojów poprzecznych jam nosa w funkcji odległości, została omówiona pod kątem jej dokładności. Przedstawiono szczegóły numeryczne przetwarzania akustycznej odpowiedzi reflektometrycznej prowadzące do wyznaczania pól przekrojów obiektu. W opisie wykorzystano współczesną notację filtrów kratowych. Z tych przesłanek wyprowadzono formuły pozwalające oszacować dokładność pomiaru oraz wskazano, od czego zależy uzyskanie pomiaru dobrej jakości. Następnie przedstawiono szereg metod przetwarzania danych rynometrycznych. Zamieszczono opis pomocniczego algorytmu wyznaczania punktów charakterystycznych krzywej rynometrycznej, który znalazł szerokie zastosowanie w praktyce badawczej. Przedstawiono koncepcje parametryzacji krzywej rynometrycznej wraz z odpowiednim algorytmem obliczeniowym. Zamierzeniem metody jest wyeliminowanie czynnika osobniczego w analizie statystycznej wyników pomiarowych. Zamieszczono też metodę statystyk ważonych, gdzie w praktyce wykorzystano wyniki analiz dokładności obliczania pól przekrojów poprzecznych. Pokazano na przykładzie analizy rzeczywistych danych klinicznych, że metoda statystyk ważonych poprawia jakość estymatorów i również zastępuje technikę obcinania danych odstających.
The aim of the dissertation consists of development more objective methods for diagnostic measurements results processing related to evaluation of intranasal space. In such diseases like allergies, nasal poliposis, mucoviscidosis, rhinitis of various etiology, the rhinomanometry and acoustic rhinometry are applied as techniques of measurements. These methods give quantitative indices of nasal cavities space bringing indirectly information on swelling state of nasal mucosa. Because the methods are not complicated in use, are fast and non-invasive, they find wider and wider application in scientific research and every day laryngological diagnostics. The dissertation includes detailed metrological analysis of both diagnostic techniques and presents a set of data processing methods aimed in improvement of results quality. The rhinomanometry, which is designed for active measurement of airflow nasal resistance, is presented through proposed analog and dynamic model connecting velocity of air stream with driving pressure. The goal of these considerations is evaluation of the new proposal of metrological standard that is being disseminated in rhinological society under the name of High Resolution Rhinomanometry. The justification has been found for hysteresis phenomenon observed in rhinomanometric curve as the result of air inertia. On the other, it has been shown that the elasticity of the object does not influence the result of measurement. According to the author's opinion, the hysteresis being the result of inertia should be compensated by proper data processing and evaluated separately from resistance characteristic. Independently, the method of preliminary data selection has been proposed which is designed do the situations when outlying breathing cycles appear. The Hopfield artificial neural network has been adopted in the special way do the problem of coherent rhinometric curve estimation. The acoustic rhinometry, which is designed for evaluation of cross sectional profiles of nasal cavities in dependence on distance, has been described in accuracy aspects. The details of numerical processing of acoustic reflectometric response have been presented aiming in estimation of cross sectional areas of the object. The modern notation of lattice filters has been applied. From these premises, the formulas have been derived for accuracy evaluation and some hints have been formulated for conditions of good quality results of measurements. Additionally, the set of methods for rhinometric data processing has been presented. The description of auxiliary algorithm for determination of characteristic points of rhinometric curve has been described. The algorithm has applied broadly in many research projects. The concept of rhinometric curve parameterization has been proposed with corresponding algorithm of parameters calculations. The goal of this method is to remove the individual factors in statistical analysis of results. The weighted statistics method has been included, where previously obtained results on accuracy of cross sectional area computation have been used. It has been shown on real data that the weighted statistics method improves the quality of estimators and replaces technique of outlying data extraction.
