Фонокардиографы

Фонокардиография представляет собой метод медицинского ис­следования работы сердца, основанный на измерении и регистрации туков, возникающих при работе сердца.

Фонокардиография позволяет исследовать звуки сердца в диапа­зонах, не доступных аускультации, осуществлять качественный и ко- пичественный анализ этих звуков и обеспечивать документирование процесса исследования.

На рис. 8.5, а приведена упрощенная схема аналогового фоно­кардиографа. Фонокардиограммы получают с помощью этого прибо­ра следующим образом. Пациент размещается лежа на твердой ку­шетке. Микрофон с помощью резинового кольца устанавливается на исследуемую область грудной клетки и фиксируется специальным резиновым бинтом или придерживается рукой. Обычно для фонокар- чиографических исследований применяют такие же области, как при аускультации. Звуковые сигналы сердца микрофоном преобразуются и электрические, усиливаются и фильтруются в блоке предваритель­ного усиления и через переключатель посылаются на оконечные уси­лители, которые управляют работой регистрирующих устройств мно­гоканального самопишущего прибора. Последний осуществляет ре­гистрацию на диаграммной ленте фонокардиограмм сразу в несколь­ких частотных диапазонах.

Рис. 8.5. Схема фонокардиографа (а), фонокардиограмма (б) и электрокардиограмма (в):

1 — микрофон; 2 — блок предварительных усилителей; 3 — переключатель; 4 — усилители; 5 — многоканальный самопишущий прибор; 6 — регистрирующее устройство; 7 — осциллограф; 8 — наушники (стетофон); 9— громкоговоритель; 10—магнитофон; II — устройство калибровки; 12— излучатель звука (телефон); А — калибровочный акустический сигнал к микрофону; Б — калибро­вочный электрический сигнал; У,Ф, — У„Ф„ — предварительные усилители-фильтры

Одновременно с получением фонокардиограмм снимают одно из электрокардиографических отведений (часто II стандартное отведе­ние).

Для преобразования звуков, возникающих при работе сердца, в фонокардиографах используют электродинамические, пьезоэлек­трические или электростатические микрофоны. Блок предваритель­ных усилителей содержит набор специальных усилителей — фильт­ров, соединенных параллельно (рис. 8.5, а) или последовательно и обеспечивающих стандартный набор частотных характеристик, не­обходимых для оптимизации процесса получения фонокардиограмм.

Через переключатель один или несколько выходов блока предва­рительного усиления подключают к многоканальному самопишуще­му прибору, в котором для записи низкочастотных сигналов исполь­зуют электромеханические устройства с чернильной или тепловой за- мисью (см. подразд. 3.5), а для записи высокочастотных сигна­лов — струйные устройства записи. Кроме этого для наблюдения и фотографической регистрации высокочастотных сигналов в состав фонокардиографа обычно включают осциллограф.

Возможность подключения через переключатель к выходам блока предварительных усилителей таких электроакустических устройств, как громкоговорители и наушники (стетофон), позволяет распозна­вать посторонние шумы и облегчает выбор оптимальных условий ис­следования. Использование магнитофона в составе фонокардиогра­фа обеспечивает компактную запись результатов фонокардиографи­ческих исследований, возможность многократного воспроизведения их результатов, способствует экономии материалов и упрощает их до­кументирование. Для периодической калибровки фонокардиографов в процессе эксплуатации в их состав включают устройство калибров­ки, с помощью которого калиброванный электрический сигнал мо­жет быть подан на вход блока предварительных усилителей либо ка- ниброванный акустический сигнал от акустического излучателя мо­жет быть подан на вход микрофона. В последнем случае обеспечива­ется калибровка всего тракта, включающего микрофон и усилители.

Нарис. 8.5, б показана фонокардиограмма, а нарис.

Первый тон сердца возникает в начале систолы желудочков и по­ті ому называется систолическим. Он образуется главным образом в результате закрытия митрального и трехстворчатого клапанов и со­кращений миокарда желудочка. Второй тон сердца возникает в нача- не диастолы и поэтому иногда называется диастолическим. Он обра­зуется главным образом в результате закрытия и напряжения клапа­нов аорты и легочной артерии. Третий тон сердца возникает в начале диастолы в фазе быстрого наполнения желудочка кровью и обуслов­лен колебаниями стенками желудочка. Четвертый тон сердца возни­кает во время систолы предсердия, поэтому его называют предсер- дечным.

Шумы сердца регистрируются на всей фонокардиограмме (на рис. 8.5, б не показаны) и имеют частоту колебаний существенно большую, чем частоты колебаний соответствующих тонов сердца. Шумы сердца в зависимости от занимаемого ими интервала разделя­ются на систолические и диастолические.

Спектр звуковых колебаний, вызванных работой сердца, доста­точно широк (от 40 до 1000 Гц). Этим определяется тот факт, что для их оптимальной регистрации необходимо применить фильтрацию колебаний. Причем, как показала практика, применение так назы­ваемых полосовых фильтров (фильтры, выделяющие определенную полосу частот) хотя и позволяет производить более точный и подроб­ный частотный анализ, однако существенно усложняет конструкцию фонокардиографа, поэтому в настоящее время в подавляющем числе фонокардиографов используется система фильтров Масса и Вебера. Частотные характеристики этих фильтров показаны на рис. 8.6, при этом условные диапазоны оптимальной регистрации частот звуков сердца для этих фильтров следующие: низкочастотный Н фильтр — до 70 Гц; среднечастотный первый С! фильтр — 40—180 Гц; аускуль­тативный А фильтр — 100—400 Гц; среднечастотный второй С₂ фильтр — 140—400 Гц; высокочастотный В фильтр — 250—650 Гц.

Для практической работы в большинстве случаев используют две-три частотные характеристики: С, (или Н) и А (или С₂) фильтры.

Современные фонокардиографы оснащаются персональным компьютером, причем используются следующие решения. Сигнал с выхода блока предварительных усилителей или с выходов оконечных усилителей вводится в компьютер, т. е. фильтрация звуковых сигна-

Рис. 8.6. Частотные характеристики фильтров, используемых в фонокардиографии

лов осуществляется аппаратными средствами, либо сигнал микрофо­на усиливается и непосредственно вводится в компьютер. В этом слу­чае фильтрация звуковых сигналов осуществляется программными средствами. Как в первом, так и во втором случае после соответствую­щих преобразований осуществляется запись фонокардиограммы в память компьютера, что позволяет отображать на экране монитора фонокардиограммы, полученные в различных диапазонах частот, растягивать или сжимать во времени эти фонокардиограммы для удобства анализа, выделять фрагменты, а при наличии соответствую­щих алгоритмов формировать заключение о результатах фонокардио­графического исследования.