Learning Centre

Phonocardiography: Development of a clinical system and its application to screening for paediatric heart murmurs

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Sepponen, Raimo, Prof.
dc.contributor.author Lukkarinen, Sakari
dc.date.accessioned 2012-08-17T09:29:16Z
dc.date.available 2012-08-17T09:29:16Z
dc.date.issued 2012
dc.identifier.isbn 978-952-60-4551-1 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-4550-4 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/4480
dc.description.abstract Screening for heart murmurs in children is an area of healthcare in which significant gains can be made in terms of efficiency. Due to diagnostic uncertainties in primary healthcare, heart murmurs, most of which are innocent, are the most common reason for referrals to a paediatric cardiologist. The phonocardiographic system, updated with current technology, could provide the additional information necessary to screen for heart murmurs in children reliably. In this thesis a prototype of a phonocardiographic system for non-cardiologist use was developed and its applicability to screening for heart murmurs in children was evaluated. A special feature of the system was the combined phonospectrographic view that could be used to analyse the features of the heart sounds and murmurs. The system was used to collect two independent heart sound databases in cooperation with Helsinki University Hospital and Lund University Hospital. Experienced paediatric cardiologists examined the children and analysed their heart sounds. The timing, duration, and frequency contents of heart sounds and murmurs were extracted from the sound signals. Statistical analysis was used to find the most significant features for screening between pathological and physiological cases. The system was capable of recording, displaying and replaying common heart murmurs in children. The characteristics of the heart murmurs in children were illustrated in phonospectrograms. The timing and quality of the cardiovascular sound events were measured from the graphical presentations. With the use of time interval and spectral analysis as well as a stepwise regression analysis model, all significant cardiac defects were correctly classified as pathological. In phonospectrographic analysis of heart murmurs in children, a sensitivity of 90% and specificity of 92% in screening for pathological heart murmurs were achieved. The digital phonocardiographic system for screening for heart murmurs in children can be implemented rather simply using an electronic stethoscope and a personal computer. The enhanced phonospectrographic presentation of the heart sounds and murmurs provides more information than traditional auscultation or phonocardiography alone. Simple features extracted from the phonospectrogram may significantly improve the diagnostic quality of primary healthcare in screening for heart murmurs in children and thus lead to more efficient use of personnel and technical resources in the whole healthcare system. en
dc.description.abstract Lasten sydänäänten seulonta terveydenhuollossa kaipaa tehostamista. Sydämen sivuääni, joka yleisimmin on viaton, on kaikkein yleisin tulosyy lastenkardiologiseen konsultaatioon. Fonokardiografia, modernisoituna, voisi tarjota tarvittavan lisäavun viattoman sivuäänen tunnistamiseen jo perusterveydenhuollon piirissä. Tässä väitöstyössä kehitettiin prototyyppi fonokardiografiajärjestelmästä ei-kardiologiseen käyttöön ja sen soveltuvuutta lasten sydänäänien seulontaan testattiin. Järjestelmän erityispiirre on fonospektrografinen näyttö, jolla voidaan tutkia aiempaa tarkemmin sydämen sivuäänten ominaisuuksia. Järjestelmää käytettiin kahden riippumattoman sydänäänitietokannan keräämiseen yhteistyössä Helsingin ja Lundin yliopistollisten keskussairaaloiden kanssa. Kokeneet lastenkardiologit tutkivat lapset ja analysoivat sydänäänet. Tilastollista analyysiä käyttäen etsittiin mitatuista signaaliominaisuuksista seulontaan sopivimmat. Järjestelmän avulla kyettiin rekisteröimään, visualisoimaan ja uudelleen toistamaan yleisimmät lasten sydämen sivuäänet. Sivuäänten tyypillisimmät piirteet olivat erotettavissa fonospektrogrammeista. Sydän- ja sivuäänten ajoitus ja laatu pystyttiin mittaamaan graafisista esityksistä. Käytettäessä ajoitus- ja spektrianalyysiä sekä tilastollista regressioanalyysimallia kaikki merkittävimmät sydänviat pystyttiin tunnistamaan patologisiksi. Fonospektrografista analyysiä käyttämällä saavutettiin 90 % erottelykyky ja 92 % tarkkuus patologisten sydämen sivuäänten seulonnassa. Digitaalinen sydänäänten rekisteröinti ja analysointi voidaan toteuttaa kohtuullisen yksinkertaisesti käyttäen elektronista stetoskooppia ja henkilökohtaista tietokonetta. Sydän- ja sivuäänten laajennettu fonospektrografinen esitystapa tarjoaa enemmän informaatiota seulontaa kuin perinteinen fonokardiografia tai auskultaatio yksinään. Fonospektrogrammista mitatut muutamat yksinkertaiset ominaisuudet voivat merkittävästi parantaa perusterveydenhuollon diagnostista laatua lasten sydänäänten seulonnassa ja näin johtaa koko terveydenhuollon resurssien tehokkaampaan käyttöön. fi
dc.format.extent 128
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 31/2012
dc.relation.haspart [Publication 1]: Sakari Lukkarinen, Anna-Leena Noponen, Anna Angerla, Kari Sikiö, and Raimo Sepponen. 1996. A recording stethoscope in study of heart sounds of children. In: Juha Nousiainen, Hannu Eskola, and Jaakko Malmivuo (editors). Proceedings of the 10th Nordic-Baltic Conference on Biomedical Engineering (NBCBME 1996). Tampere, Finland. 9-13 June 1996. Medical and Biological Engineering and Computing, volume 34, supplement 1, part 1, pages 97-98. ISSN 0140-0118.
dc.relation.haspart [Publication 2]: Sakari Lukkarinen, Pekka Korhonen, Anna Angerla, Anna-Leena Noponen, Kari Sikiö, and Raimo Sepponen. 1996. Multimedia personal computer based phonocardiography. In: Herman Boom, Charles Robinson, Wim Rutten, Mike Neuman, and Hessel Wijkstra (editors). Bridging Disciplines for Biomedicine. Proceedings of the 18th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 1996). Amsterdam, The Netherlands. 31 October - 3 November 1996. IEEE. Volume 5, pages 2303-2304. ISBN 0-7803-3811-1.
dc.relation.haspart [Publication 3]: S. Lukkarinen, A.-L. Noponen, K. Sikio, and A. Angerla. 1997. A new phonocardiographic recording system. In: Alan Murray and Steven Swiryn (editors). Proceedings of the Computers in Cardiology 1997 Conference (CinC 1997). Lund, Sweden. 7-10 September 1997. IEEE. Computers in Cardiology, volume 24, pages 117-120. ISBN 0-7803-4445-6. ISSN 0276-6547.
dc.relation.haspart [Publication 4]: Sakari Lukkarinen, Kari Sikiö, Anna-Leena Noponen, Anna Angerla, and Raimo Sepponen. 1997. Novel software for real-time processing of phonocardiographic signal. In: Robert J. Jaeger (editor). Magnificent Milestones and Emerging Opportunities in Medical Engineering. Proceedings of the 19th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 1997). Chicago, Illinois, USA. 30 October - 2 November 1997. IEEE. Volume 4, pages 1455-1457. ISBN 0-7803-4262-3. ISSN 1094-687X.
dc.relation.haspart [Publication 5]: S. Lukkarinen, A.-L. Noponen, A. Angerla, K. Sikio, and R. Sepponen. 1998. Experiences with a videoconference system in heart murmur screening. In: Proceedings of the Computers in Cardiology 1998 Conference (CinC 1998). Cleveland, Ohio, USA. 13-16 September 1998. IEEE. Computers in Cardiology, volume 25, pages 53-56. ISBN 0-7803-5200-9. ISSN 0276-6547.
dc.relation.haspart [Publication 6]: A.-L. Noponen, S. Lukkarinen, A. Angerla, K. Sikio, and R. Sepponen. 2000. How to recognize the innocent vibratory murmur. In: Proceedings of the Computers in Cardiology 2000 Conference (CinC 2000). Cambridge, Massachusetts, USA. 24-27 September 2000. IEEE. Computers in Cardiology, volume 27, pages 561-564. ISBN 0-7803-6557-7. ISSN 0276-6547.
dc.relation.haspart [Publication 7]: Milad El-Segaier, Erkki Pesonen, Sakari Lukkarinen, Kristoffer Peters, Leif Sörnmo, and Raimo Sepponen. 2007. Detection of cardiac pathology: time intervals and spectral analysis. Acta Paediatrica, volume 96, number 7, pages 1036-1042.
dc.relation.haspart [Publication 8]: Anna-Leena Noponen, Sakari Lukkarinen, Anna Angerla, and Raimo Sepponen. 2007. Phono-spectrographic analysis of heart murmur in children. BMC Pediatrics, volume 7, 23, 10 pages.
dc.subject.other Electrical engineering en
dc.title Phonocardiography: Development of a clinical system and its application to screening for paediatric heart murmurs en
dc.title Fonokardiografiajärjestelmän kehittäminen ja soveltaminen lasten sydänäänien tunnistamiseen fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Electrical Engineering en
dc.contributor.department Elektroniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Electronics en
dc.subject.keyword phonocardiography en
dc.subject.keyword digital signal processing en
dc.subject.keyword heart sounds en
dc.subject.keyword heart murmurs en
dc.subject.keyword paediatric cardiology en
dc.subject.keyword fonokardiografia fi
dc.subject.keyword digitaalinen signaalinkäsittely fi
dc.subject.keyword sydänäänet fi
dc.subject.keyword sydämen sivuäänet fi
dc.subject.keyword lastenkardiologia fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-4551-1
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Sepponen, Raimo, Prof.
dc.opn Kettunen, Raimo, Prof., University of Eastern Finland, Finland
dc.opn Meigas, Kalju, Prof., Tallinn University of Technology, Estonia
dc.rev Kettunen, Raimo, Prof., University of Eastern Finland, Finland
dc.rev Lekkala, Jukka, Prof., Tampere University of Technology, Finland
dc.date.defence 2012-04-13


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse