Блок микрофонного усилителя фонокардиографа (стр. 2 из 5)

Интенсивность (сила) звука определяется количеством энергии, проходящей за единицу времени через единицу площади, перпендикулярную направлению распространения звука.

В зависимости от частотного состава звуки делятся на тоны (чистые и сложные) и шумы. Чистые тоны представлены колебаниями одной какой-либо частоты, встречаются они редко. Сложные тоны создаются смещением ограниченного числа простых тонов с кратным отношением частот.

Шумами называют звуки, образованные колебаниями, частоты которых не связаны между собой какими-либо правильными отношениями.

Работа сердца вызывает наслаивающиеся друг на друга колебания различной частоты и амплитуды. В клинической практике звуки сердца принято делить на «тоны» и «шумы».

Так называемые тоны сердца являются на самом деле короткими, быстро затухающими шумами. Возникают они, как правило, в момент внезапного изменения состояния сердца при переходе от одного периода сердечного цикла к другому. Подавляющая часть энергии тонов сердца приходится на частоты, не превышающие 150-200 Гц. В патологических случаях в образовании тонов сердца значительное участие могут принимать составляющие более высоких частот.

Шумы сердца, как правило, обусловлены движением крови в течение какого-либо периода сердечного цикла или в течение нескольких периодов. Обычно они продолжительнее тонов, часто образованы колебаниями более высокой частоты, достигающей для многих шумов величин порядка 400—1000 Гц.

Спектр звуков сердца расположен в диапазоне от 10 до 1000 Гц. Наибольшая часть звуковой энергии тонов сердца приходится на диапазон от 100 до 200 Гц, шумы сердца часто дают более высокочастотные колебания. Прослушивание фоноэндоскопом имеет ряд недостатков по сравнению с фонокардиографией. Прежде всего, оценка тонов с помощью фоноэндоскопа весьма субъективна и во многом зависит от слуха врача. Речь идет о том, что человеческое ухо способно воспринимать колебания от 20 до 20000 Гц, однако низкочастотные звуки от 20 до 50 Гц воспринимаются с трудом, порог слуха меняется с возрастом и пожилой врач прослушивает тоны лишь большой интенсивности, меняется и частотная характеристика уха. Другой недостаток состоит в том, что часть тонов сердца, важных с точки зрения диагностики, не прослушиваются даже самым безупречным ухом, поскольку они входят в диапазон инфразвуков (ниже 20 Гц). Иногда их удается услышать (они называются шорохами). А количественно определить тоны сердца на слух вообще невозможно [2].

Поэтому для более надежной диагностики тонов сердца и шумов их следует регистрировать после преобразования и усиления. Преимущество заключается и в том, что запись является документом и может подвергаться оценке в любое время. При оценке фонокардиограммы следует учитывать, что прослушивание дает иной результат, чем фонограмма сердца, сделанная линейным микрофоном и усилителем. Причина в том, что и человеческое ухо, и грудная клетка являются по существу фильтрами. Если предположить, что сердце создает спектр тонов наподобие белого шума (иначе говоря, амплитуды компонентов с различной частотой одинаковы), то можно ожидать, что и на внешней поверхности грудной клетки получим такой же спектр частот. На самом же деле это не так. Стенки грудной клетки, как и ткани, окружающие сердце, действуют, как фильтр низких частот. Следовательно, амплитуды токов на поверхности грудной клетки резко уменьшаются по мере увеличения их частоты.

При прослушивании такого искажения не бывает, потому что частотная характеристика человеческого уха тоже неравномерна. Известно, что для человеческого уха до 2...3 кГц чувствительность растет с увеличением частоты. В диапазоне частот тонов сердца эта зависимость имеет противоположный характер по сравнению с частотной характеристикой грудной клетки. Таким образом, при прослушивании частотная характеристика уха приводит к компенсации искажения, которое обусловлено частотными характеристиками грудной клетки. В результате этого врач слышит тоны сердца без искажений.

Фонокардиограф выгодно отличается от человеческого уха тем, что в нем предусмотрено несколько каналов записи звуков, позволяющих путем введения электрических фильтров выделять звуки только необходимой частоты. Таким образом, создается возможность проводить избирательную запись звуков с нужной частотной характеристикой.

Обычно в фоникарднографии предусмотрена регистрации 5 звуковых каналов: первый — аускультативный (А), широкополосный, позволяющий записать звуки сердца приблизительно так, как они воспринимаются человеческим ухом; второй — низкочастотный (Н), пропускающий звуки с частотой около 35 Гц; третий—первый среднечастотный (С1) — от 35 до 70 Гц; четвертый — второй среднечастотный. (С2) —от 70 до 140 Гц; пятый — высокочастотный, записывающий звуки преимущественно с частотой свыше 140 Гц (максимум около 250 Гц).

Существует 2 способа записи ФКГ - двухполярный и однополярный, или запись огибающей. Для врачей - кардиологов более привычным и наглядным является двухполярный способ. Однако на частотах выше 100 Гц электро- механические регистраторы в силу инерционности искажают исходный сигнал или вообще не работают [3]. Поэтому высокочастотные звуки сердца записывают с помощью преобразования ФКГ в псевдо-ФКГ. Сущность такого преобразования заключается в том, что сначала выделяется огибающая сигнала, а затем она заполняется колебаниями специального генератора относительно низкой частоты (ниже предельной частоты регистратора). При этом ФКГ имеет естественную двухполярную форму.

Для ориентировки в фонокардиограмме принято записывать ее одновременно с электрокардиограммой. Это дает возможность быстро находить I и 11 тоны, и по ним определять остальные показатели.

1.2 Анализ нормальной фонокардиограммы

Нормальная фонокардиограмма состоит из двух постоянно присутствующих I и II тонов и из двух пауз: систолической и диастолической. В диастолической паузе иногда встречаются дополнительные диастолические тоны — III, IV и V (экстратоны), а в патологических случаях в диастоле может быть отмечен высокочастотный экстратон — щелчок открытия митрального клапана, или «митральный щелчок», который обозначается как 0S.

До настоящего времени еще нет единства мнений о механизме происхождения тонов сердца и их составляющих. Принято считать, что феномен I тона возникает в результате начального напряжения в изотермической фазе сердечного цикла, закрытия атриовентрикулярных клапанов и открытия клапанов аорты и легочной артерии. Возникновение колебаний II тона связано с захлопыванием полулунных клапанов аорты и легочной артерии, а также с открытием атриовентрикулярных клапанов - митрального и трехстворчатого.

При анализе нормальной фонокардиограммы учитываются следующие показатели: 1) тоны - их амплитуда, расстояние между отдельными осцилляциями, протяженность тона во времени; 2) интервалы - время от начала зубца Q электрокардиограммы до начала первой большой осцилляции I тона («Q - I тон»), время от начала I топа до начала II топа (механическая систола) и время от окончания зубца Т электрокардиограммы до начала первой большой

Рисунок 1.3-Тоны сердца

осцилляции II тона («T-II тон»); 3) шумы - их амплитуда, «форма», положение по отношению к фазам сердечного цикла.

I тон состоит из 6-10 осцилляции, из которых можно выделить 4 типа: начальные, центральные (состоящие из двух групп) и конечные (рис. 1.3). I тон всегда совпадает с комплексом QRS электрокардиограммы. Его начальные колебания состоят из 2-3 осцилляции низкой частоты и амплитуды - около 30 колебаний в секунду - и обусловлены началом сокращения желудочков в изометрической фазе сердечного цикла.

Центральные осцилляции I тона образуются 4-6 колебаниями более высокой частоты-120-150 герц. Их появление связано, главным образом, с захлопыванием атриовентрикулярных клапанов (сначала митрального, затем трехстворчатого). В связи с этим в центральных осцилляциях 1 тона различаются митральный и трикуспидальный компоненты, обусловленные вибрацией створок соответствующих клапанов.

Конечные колебания I тона представлены в виде 2-3 низкочастотных осцилляции (около 30 герц). Их появление связано с колебаниями стенок аорты и легочной артерии и столба крови в них. В норме интервал между отдельными осцилляциями центрального комплекса I тона не превышает 0,02-0,04 секунды. Если этот интервал больше, то это указывает на расщепление 1 тона, что в свою очередь может служить косвенным признаком повышения давления в малом круге кровообращения. Общая продолжительность I тона в норме равна 0,10-0,14 секунды. Интервал Q - I тон в норме не превышает 0,03-0,06 секунды и представляет собой время от начала возбуждения желудочков до захлопывания митрального клапана (период трансформации). На фонокардиограмме он определяется от начала зубца Q электрокардиограммы до начала первой большой осцилляции главного комплекса I тона. Показатель Q - I тон имеет важное значение в диагностике стеноза левого венозного устья. Увеличение этого интервала указывает на сужение левого атриовентрикулярного отверстия. Это объясняется тем, что закрытие митрального клапана может произойти лишь в том случае, когда давление в левом желудочке превысит давление в левом предсердии. При стенозе левого венозного устья создаются условия для повышения давления в левом предсердии, что и ведет к запаздыванию I тона. Считается, что это запаздывание прямо пропорционально степени сужения левого атриовентрикулярного отверстия. При высоких степенях стеноза время Q - I топ может превышать 0,14 секунды.

Амплитуда I тона может варьировать у разных лиц со здоровым сердцем. Это зависит от толщины жирового слоя грудной клетки, наличия эмфиземы легких, степени развития грудных мышц и т.д. Принято сравнивать величину осцилляции I тона с величиной осцилляции II тона, записанных с верхушки сердца на втором среднечастотном тракте (С2). В норме амплитуда I тона в 1,5 раза превышает амплитуду II тона. Усиление I тона может наблюдаться при уменьшении диастолического наполнения желудочков кровью, при снижении вязкости крови (анемии). Амплитуда I тона может быть снижена при недостаточности митрального клапана, при дистрофических изменениях миокарда, а также в результате экстракардиальных причин: выпот в плевральную или в перикардиальную полости и др. При мерцании или трепетании предсердий интенсивность I тона непостоянна.