Фонокардиографы

Фонокардиография занимается изучением тонов, шумов, воз­никающих в ходе сердечной деятельности. Сердечные мышцы, кла­паны, сухожилия, крупные сосуды, подходящие к сердцу, да и сам поток крови являются причинами появления комплекса механичес­ких колебаний, причем элементы, под действием сокращения или расслабления сердца совершают механические колебания. Спектр частот тонов, появляющихся при этом, 10...800 Гц.

Тоны, попадающие в диапазон слышимых частот, наблюдают­ся не только в сердце, но и в грудной клетке, с помощью фонэндоскопа. Этот способ наблюдения за тонами сердца (аускультация, прослушивание) важен и в современной медицине, поскольку у здорового и больного человека они различаются. При суженном устье прослушиваются совсем иные тоны, чем при недостаточно' плотном закрытии клапана. Как правило, тоны здорового сердца содержат меньше высоких частотных гармоник и ближе к музыкаль­ным звукам. Тоны больного сердца из-за большого содержания высоких гармоник скорее напоминают шумы в бытовом смысле. Именно поэтому употребляют выражение «шумы в сердце».

Прослушивание фонэндоскопом имеет ряд недостатков по срав­нению с фонокардиографией. Прежде всего, оценка тонов с помо­щью фонэндоскопа весьма субъективна и во многом зависит от слу­ха врача. Речь идет не только о том, что порог слуха меня­ется с возрастом и .пожилой врач прослушивает тоны лишь большой интенсивности, но и о том, что 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 Ги). Иногда их удается услышать (они называются шорохами}. А количественно определить тоны сердца на слух вообще невозможно.

При прослушивании такого искажения не бывает, потому что частотная характеристика человеческого уха тоже неравномер­на. Известно, что для человеческого уха до 2...3 кГгц 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.

Тем не менее нет смысла добавлять к фонокардиографу, рабо­тающему с линейным микрофоном и усилителем, фильтр, характе­ристика которого повторяет типичную частотную характеристику уха, для того, чтобы «исказить обратно» спектр тонов сердца. Правда, в старых аппаратах такие фильтры использовались.

Однако нельзя забывать об удобстве оценки с помощью элек­трических фильтров. Открывается возможность делать более точ­ные выводы о причинах возникновения тонов в грудной полости. Применяя фильтры, можно отфильтровать мешающие шумы (на­пример, звуки, возникающие от движения легких и производимые потоком воздуха, который устремляется внутрь и наружу), что позволит оценить тоны сердца с большей надежностью Относи­тельно выбора полосы фильтров нет единых принятых в между­народной практике предписаний. Многие исследователи пользуются своими способами распределения полос. Наиболее распространен­ный из них — метод Маасса—Вебера, согласно которому спектр делится на пять полос. При выборе характеристик полосовых филь­тров учитывается частотная характеристика грудной клетки.

По способу подключения полосовых фильтров и усилителей различают фотокардиографы последовательной и параллельной структуры. Последовательная (рис. 15, а) имеет то преимущество, что суммарное усиление применяемых ступеней усиления может быть меньше, так как, например, сигналы с наименьшей амплиту­дой, находящиеся в полосе фильтра h₂ усиливаются не только теми ступенями усилителей, которые расположены перед фильтром h₂, но и всеми предшествующими. Однако расчет последовательных филь­тров несколько сложнее. В фонокардиографе с параллельным вклю­чением (рис.15, б), фильтры можно рассчитывать независимо друг от друга, но при этом необходимо использовать несколько усили­тельных блоков. В практике чаще всего используют приборы по­следовательной структуры. Фильтрация, как правило, осуществля­ется RC-элементами, но иногда ставят и активные фильтры.

Тоны сердца преобразуются в электрические сигналы с помо­щью микрофона. В прошлом пользовались даже угольными микро­фонами, но из-за шумов и узкой полосы передачи частот сейчас их не применяют. Электродинамический микрофон имеет низкий уровень шумов, широкий диапазон передачи частот, но в механи­ческом отношении весьма уязвим. Поэтому его применяют редко. Наиболее распространены кристаллические пьезоэлектрические микрофоны. Их механическая конструкция проста, а чувствительность высока.

По способу размещения микрофона на грудной клетке разли­чают воздушные и контактные микрофоны. В воздушном тоны сердца передаются к микрофону через промежуточную воздушную прослойку, которая сужает диапазон передаваемых частот. Кроме того, в этом случае велика чувствительность к посторонним шумам. Контактный микрофон имеет механический контакт с грудной клеткой и улавливает звуковые колебания непосредственно от нее. Та­кой способ отведения звука менее - чувствителен к воздействию внешних шумов. В последнее время одновременно устанавливают два микрофона в различных точках грудной клетки и затем оцени­вают взаимное отклонение двух фонокардиограмм по времени и амплитуде.

Так как фонокардиограмму можно надежно оценить только при сравнении с ЭКГ, то ее обычно измеряют с помощью многока­нальных приборов, которые непосредственно измеряют несколько различных физиологических параметров. Однако диапазон частот большинства приборов с прямой регистрацией 100...150 Гц, поэто­му они непригодны для непосредственной фиксации высокочастот­ных компонентов фонокардиографических сигналов. Интересным ре­шением представляется регистрация огибающей кривой, с помо­щью которой можно достаточно точно фиксировать характер фонокардиограммы.

Подмечено, что с точки зрения диагностики важно точное про­хождение не фонокардиографического графика, а скорее его оги­бающей кривой. Так как огибающая кривая содержит компоненты существенно меньшей частоты, чем основной сигнал, ее можно за­фиксировать' и с помощью обычного прибора с прямой регистра­цией.

3.2. Аппараты для измерения артериального давления.

Артериальное давление измеряют в ходе терапевтического ос­мотра и при предоперационном обследовании, во время и после операции, когда ведется интенсивное наблюдение за состоянием пациента. Артериальное давление интересует врача при определении пригодности человека к определенной профессии, при обследова­нии спортсменов, космонавтов и т. д. Особо важную роль играет длительное наблюдение за давлением при интенсивном наблюдении за хроническими больными, находящимися в тяжелом состоянии. Колебания артериального давления или устойчивое изменение его в одном направлении служит серьезным сигналом для лечащего врача.

Артериальное давление изменяется во времени (рис. 20), по­скольку работа сердца, поддерживающего давление, является периодической. Давление колеблется между каким-то максимумом (систолическое) и минимумом (диастолическое). Разницу этих дав­лении называют амплитудой давления.

Подача крови в сосуды зависит в первую очередь от среднего давления, приблизительно равного среднему арифметическому си­столического и диастолического давлений. Зависимость среднего давления от места его измерения (рис.17) свидетельствует о том, что в артериальной и венозной системах, состоящих из более .тол­стых сосудов, спад давления относительно невелик, зато в малых артериолах и капиллярах кровь при движении преодолевает боль­шое сопротивление, поэтому в них перепад среднего давления велик.

Совершенно очевидно, что помимо значения артериального дав­ления, необходимо указывать точное место измерения. Если место измерения не указывается, то данные, как правило, относятся к одной из ближайших к сердцу артерий, чаще всего к артерии, про­ходящей в верхней части руки. Для постановки диагноза жела­тельно знать точный временной график измерения артериального давления. Однако для записи такой кривой необходимо вскрывать систему кровеносных сосудов и размещать измерительный прибор в непосредственном контакте с проходящей по данной артерии кровью. Этот способ называют прямым измерением артериального давления. Существуют и косвенные методы, когда некоторые важ­ные характеристики артериального давления определяют без вскры­тия системы кровеносных сосудов.