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Date: 23 Aug 2012

An open real-time tele-stethoscopy system

Abstract

Background

Acute respiratory infections are the leading cause of childhood mortality. The lack of physicians in rural areas of developing countries makes difficult their correct diagnosis and treatment. The staff of rural health facilities (health-care technicians) may not be qualified to distinguish respiratory diseases by auscultation. For this reason, the goal of this project is the development of a tele-stethoscopy system that allows a physician to receive real-time cardio-respiratory sounds from a remote auscultation, as well as video images showing where the technician is placing the stethoscope on the patient’s body.

Methods

A real-time wireless stethoscopy system was designed. The initial requirements were: 1) The system must send audio and video synchronously over IP networks, not requiring an Internet connection; 2) It must preserve the quality of cardiorespiratory sounds, allowing to adapt the binaural pieces and the chestpiece of standard stethoscopes, and; 3) Cardiorespiratory sounds should be recordable at both sides of the communication. In order to verify the diagnostic capacity of the system, a clinical validation with eight specialists has been designed. In a preliminary test, twelve patients have been auscultated by all the physicians using the tele-stethoscopy system, versus a local auscultation using traditional stethoscope. The system must allow listen the cardiac (systolic and diastolic murmurs, gallop sound, arrhythmias) and respiratory (rhonchi, rales and crepitations, wheeze, diminished and bronchial breath sounds, pleural friction rub) sounds.

Results

The design, development and initial validation of the real-time wireless tele-stethoscopy system are described in detail. The system was conceived from scratch as open-source, low-cost and designed in such a way that many universities and small local companies in developing countries may manufacture it. Only free open-source software has been used in order to minimize manufacturing costs and look for alliances to support its improvement and adaptation. The microcontroller firmware code, the computer software code and the PCB schematics are available for free download in a subversion repository hosted in SourceForge.

Conclusions

It has been shown that real-time tele-stethoscopy, together with a videoconference system that allows a remote specialist to oversee the auscultation, may be a very helpful tool in rural areas of developing countries.

Abstract

Introducción

Las infecciones respiratorias agudas son la principal causa de mortalidad infantil. La falta de médicos en las zonas rurales de países en desarrollo hace difícil su correcto diagnóstico y tratamiento. El personal que atiende los puestos de salud rurales (técnicos de salud) no están formados para distinguir las enfermedades respiratorias por auscultación. Por esta razón, este proyecto propone el desarrollo de un sistema de tele-estetoscopia que permita a los médicos recibir en tiempo real los sonidos cardiorespiratorios de una auscultación que se está produciendo en un lugar remoto , así como ver la imagen del técnico para saber dónde está colocando el estetoscopio en el cuerpo del paciente.

Métodos

Se ha diseñado un estetoscopio inalámbrico de tiempo real. Los requerimientos iniciales fueron: 1) El sistema debe de enviar el audio y el vídeo de forma sincronizada, sobre redes IP, no requiriendo una conexión a Internet; 2) Se debe de preservar la calidad de los sonidos cardiorespiratorios, permitiendo adaptar la campana y las olivas de un estetoscopio convencional, y; 3) Los sonidos cardiorespiratorios deberían de poder ser grabados a ambos lados de la comunicación. Para verificar la capacidad diagnóstica del sistema se diseñó una validación clínica con ocho especialistas. En un estudio preliminar, cada uno de los ocho médicos auscultó a doce pacientes, utilizando tanto el sistema de tele-estetoscopia como un estetoscopio convencional. El sistema debe de permitir escuchar los sonidos cardiacos (murmullos diastólicos y sistólicos, galope, arritmias) y los respiratorios (roncus, estertores crepitantes, sibilancias, sonidos bronquiales atenuados y roce pleural).

Resultados

Se describe en profundidad el diseño, la implementación y la evaluación inicial de un sistema inalámbrico de tiempo real de tele-estetoscopia. El sistema fue concebido con filosofía de código abierto y bajo coste, con a intención de que otras universidades y/o pequeñas empresas pudieran fabricarlo. Se ha utilizado únicamente software abierto para reducir los costes de fabricación y para buscar alianzas futuras para su mejora y adaptación. El firmware de microprocesador, el software del ordenador y los planos de la PCB están accesibles para su descarga en un repositorio de SourceForge.

Conclusiones

Se ha podido mostrar que un sistema de tele-estetoscopia en tiempo real, unido a un sistema de videoconferencia que permita a los especialistas realizar la auscultación a distancia, puede ser una herramienta muy útil en zonas rurales de países en desarrollo.