Title: Electronic Stethoscope Design

Abstract: Nowadays, despite the developing technology lots of patients lost their lives because of wrong and late diagnosis. With early diagnosis, most diseases and negative effects of the diseases for the patient can be prevented. Early diagnosis can also prevent cardiological diseases. Although auscultation of the chest with a stethoscope is an effective and basic method, a stethoscope isn't enough for the diagnosis of some diseases. One example of these diseases is heart valve malfunctions when the valves do not work as desired heart murmurs occur. The main goal of this project is to develop an electronic stethoscope and observing obtained signals as a graphic. The main difficulty while auscultation of chest with a stethoscope is, this procedure needs lots of experience and also even tough physician have enough experience, it's very hard to diagnose grade 1 and 2 heart murmurs. Furthermore, while auscultation tachycardia patients, generally it's very hard to decide where the first heart (S1) sound and second heart sound (S2) begins. In this project, it is planned to demonstrate heart sounds as a graphic. This method provides physicians to diagnose all kinds of chest sounds easily even the sounds which they cannot diagnose or recognize with their ears by stethoscope. Moreover, as the chest sounds are obtained as digital data, these data can be sent as desired. When a physician needs to get someone else's idea, these recordings can be sent to another professional.

Keywords: Electronic stethoscope; heart; heart sounds; heart murmurs; heart valves

Başlık: Elektronik Stetoskop Tasarımı

Özet: Günümüzde gelişen teknolojiye rağmen, hala insanlar yanlış veya geç teşhis yüzünden hayatlarını kaybetmektedir. Erken teşhis ile birçok hastalık ve hasta için oluşan olumsuz etkiler önlenebilir bu şekilde kardiyolojik hastalıkların önüne geçmek mümkündür. Kalp seslerinin stetoskop ile dinlemek basit ve etkili bir yöntemdir. Ancak stetoskop bazı kalp rahatsızlıklarını belirlemek için yeterli değildir. Bu hastalıklardan bazıları da kalp kapakçıklarıyla ilgili rahatsızlıklardır. Kalp kapaklarının doğru çalışmamasından dolayı meydana gelen üfürümler de bu rahatsızlıklardan biridir. Bu projenin temel amacı elektronik bir stetoskop geliştirerek ses sinyallerini grafik olarak gözlemlemektir. Stetoskop ile dinleme yaparken hekimlerin karşılaştığı en büyük zorluk, bu uygulamanın tecrübe gereksinimdir. Dahası hekim yeterli tecrübeye sahip olsa dahi, 1. ve 2. derece kalp üfürümlerini duymak zordur. Bir diğer etken ise taşikardi hastalarında hekimlerin birinci kalp sesi (S1) ve ikinci kalp sesi (S2) zamanlamasına karar verememeleridir. Bu projede kalp seslerini elektronik sinyallere dönüştürerek, sinyallerin grafik halinde izlenmesi amaçlanmıştır. Bu projede hekimlerin stetoskop ile dinleme yaparken fark edemedikleri veya insan kulağının duyamayacağı sesleri görüp tanı koymalarını sağlamak amaçlanmıştır. Bu projenin sağladığı bir diğer avantaj ise kalp sesleri dijital veri halinde alındığı için, dijital ortamda paylaşılması rahatlıkla sağlanacaktır. Bu sayede hekimler şüphelendikleri bir bulguyu farklı bir görüş almak için başka hekimlerle paylaşması koyulan tanıyı daha güvenilir bir hale getirecektir.

Anahtar kelimeler: Elektronik stetoskop; kalp; kalp sesleri; kalp üfürümleri; kalp kapakçıkları

• Nelson GE, Thompson DL. Low cost implantable medical device. US Patent No 5292342. Washington, USA, 1994.
• Maruyama Y, Ashikawa K, Isoyama S, Kanatsuka H, Ino-Oka E, Takishima T.Mechanical interactions between four heart chambers with and without the pericardium in canine hearts. Circulation Research 1982; 50(1): 86-100.
• Yoganathan AP, He Z, Jones SC. Fluid mechanics of heart valves. Annual Review of Biomedical Engineering 2004; 6: 331-362.
• Silverman ME, Wooley CF. Samuel A Levine and the history of grading systolic murmurs. The American Journal of Cardiology 2008; 102(8): 1107-1110.
• Leatham, A. Systolic murmurs. Circulation 1958; 17(4): 601-611.
• Hamza Cherif L. Segmentation of heart sounds and heart murmurs. Journal of Mechanics in Medicine and Biology 2008; 8(4): 549-559.
• Gupta CN, Palaniappan R, Swaminathan S, Krishnan SM. Neural network classification of homomorphic segmented heart sounds. Applied Soft Computing 2007; 7(1): 286-297.
• Mondal A, Bhattacharya P, Saha G. An automated tool for localization of heart sound components S1, S2, S3 and S4 in pulmonary sounds using Hilbert transform and Heron's formula. SpringerPlus 2013; 2(1): 512.
• Kemaoglu S, Kara S. Instrumentation for synchronous acquiring of ecg signals together heart sounds. Erciyes Universitesi Fen Bilimleri Enstitusu Fen Bilimleri Dergisi 2002; 18(1): 28-33.
• Noponen AL, Lukkarinen S, Angerla A, Sepponen R. Phono-spectrographic analysis of heart murmur in children. BMC Pediatrics 2007; 7(1): 23.
• Syed ZH, Guttag J, Levine RA, Nesta F, Curtis D. US Patent Application Publication, No. US 2004/0260188, December 23, 2004.
• Forgacs P. Lung sounds. British Journal of Diseases of the Chest 1969; 63(1): 1-12.
• Forgacs P. Breath sounds. Thorax 1978; 33(6): 681-683.
• Sanchez I, Vizcaya C. Tracheal and lung sounds repeatability in normal adults. Respiratory Medicine 2003; 97(12): 1257-1260.
• Sarkar M, Madabhavi I, Niranjan N, Dogra M. Auscultation of the respiratory system. Annals of Thoracic Medicine 2015; 10(3): 158-168.
• Weinberg F. The history of the stethoscope. Canadian Family Physician 1993; 39: 2223-224.
• Mangion K. The stethoscope. Malta Medical Journal Volume 2007; 19(2): 41-44.
• Welsby PD, Parry G, Smith D. The stethoscope: Some preliminary investigations. Postgraduate Medical Journal 2003; 79(938): 695-698.
• Leng S, San Tan R, Chai KTC, Wang C, Ghista D, Zhong L. The electronic stethoscope. Biomedical Engineering Online 2015; 14(1): 66.
• Mangione S, Nieman LZ, Gracely E, Kaye D. The teaching and practice of cardiac auscultation during internal medicine and cardiology training: A nationwide survey. Annals of internal medicine 1993; 119(1): 47-54.
• Bentley P, Nordehn G, Coimbra M, Mannor S, Getz R. Classifying heart sounds challenge. 2012. Retrieved from http://www.peterjbentley.com/heartchallenge/
• Arvin F, Doraisamy S, Khorasani ES. Frequency shifting approach towards textual transcription of heartbeat sounds. Biological Procedures Online 2011; 13: 7.