Development of technical means of auscultation.

Abstract


In everyday medical practice, the classical method of auscultation is used to diagnose almost the entire spectrum of cardiovascular and pulmonary diseases. The history of the creation and development of auscultation tools (stethoscope, phonendoscope, microstethoscope) is described, the analysis of existing technical means for the behavior of classical auscultation is carried out. The basic requirements for devices for general purpose auscultation are most fully met by the stethophonendoscope, a binaural device with combined stethoscopic and phonendoscopic heads. The main characteristics of stethoscopes produced by leading global manufacturers are given. An assessment of the prospects for digital (digital) stethoscopes is given. A digital stethoscope can transform acoustic signals into electronic ones that can be further enhanced for optimal listening. In addition, electronic signals can be further digitized using a personal computer or laptop. The emergence of a digital stethoscope means a new stage in the development of the classical method of auscultation to identify the pathology of the cardiovascular and respiratory systems. The underlying technologies allow the use of a digital stethoscope for the needs of telemedicine.

Full Text

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) признаны основной причиной смертности во всех странах мира: по данным ВОЗ, в 2015 г. доля ССЗ среди причин летальных исходов всей совокупности болезней населения составила 31%, или 17,7 млн. человек [4]. Основой снижения заболеваемости СЗЗ и смертности от них является системный подход, включающий их профилактику, своевременное выявление и лечение. Одним из широко используемых способов диагностики практически всего спектра ССЗ является аускультация. Метод аускультации находит применение также для диагностики легочных заболеваний. Аускультация позволяет различить венозные и артериальные шумы, дать оценку состояния периферической артериальной и венозной систем, фиксировать механическую вибрацию поверхностей органов в частотном диапазоне 20-20 000 Гц [3]. Колебания ниже его относятся к категории инфразвуковых и сопровождают артериальные или венозные пульсации. В современных условиях классическую аускультацию в процессе диагностики ССЗ дополняют ряд методов - электрокардиография, эхокардиография, магнитно-резонансная томография и компьютерная томография. Эти методы диагностики имеют несомненные преимущества, но для их реализации требуется не только дорогостоящее оборудование, но и высококвалифицированные специалисты, способные не только владеть технологическими приемами диагностики, но и интерпретировать полученные результаты. Естественно, все это доступно в крупных медицинских центрах, однако целый ряд территорий не имеют возможности использовать указанные передовые методы. Таким образом, в повседневных условиях для своевременной диагностики и лечения ССЗ врач должен владеть классическим методом аускультации, применяя такой легко доступный инструмент, как стетоскоп. Традиционный стетоскоп - изобретение французского врача Рене Лаэннека (1782-1826). Термин «стетоскоп» является производным от греческого stethos - грудь и skopeo -смотреть, исследовать. Первый стетоскоп представлял собой простую полую деревянную трубку. В дальнейшем стетоскопы состояли из двух деревянных частей, которые можно было соединять или использовать по отдельности. В 1840 г. британский врач Г.Берд предложил свой вариант стетоскопа, оснащенного гибкими трубками [2]. Хотя позднее стетоскоп претерпел ряд усовершенствований, принцип работы прибора остался неизменным. В 1894 г. появился первый фонендоскоп. Он отличался от стетоскопа мембраной, которая закрывала всю рабочую поверхность. Она улучшала проведение звука и существенно усиливала его громкость. Комбинация стетоскопа и фонендоскопа, названная стетофонедоскопом, была реализована в 40-х годах XX в. в модификации Rappaport-Sprague и затем усовершенствована в 1960-х годах профессором Гарвардского университета Д.Литманом как более легкая и компактная [1], Цель исследования Анализ существующих технических средств для классической аускультации и оценка перспектив применения цифровых (дижитальных) стетоскопов. Материал и методы Акустические стетоскопы для аускультации подразделяются на монауральные (фонендоскоп) и бинауральные (стетофонендоскоп). Конструктивно фонендоскоп и стетофонендоскоп состоят не менее чем из двух функциональных частей: головки (раструба), воспринимающей звуковые колебания с участка тела, к которому головка прибора прикладывается, и звукопровода - жесткой или гибкой, но с упругими стенками трубки, соединяющей головку со слуховым проходом исследователя. Большинство современных бинауральных приборов снабжены также устройством, улучшающим обтурацию слуховых проходов, - оголовьем, состоящим из соединенных пружиной удобно изогнутых металлических трубок (продолжение гибкого звукопровода) с оливами на их концах, обтурирующими слуховые проходы. Проводником звука в приборе является содержащийся в звукопроводе воздух, поэтому закупорка трубки или пережатие гибкого звукопровода нарушают аускультацию. Основным требованиям к приборам для аускультации общего назначения наиболее полно отвечает стетофонендоскоп - бинауральный прибор с совмещенными (обычно через переключатель) стетоскопической и фонендоскопической головками. Стетоскопическая головка служит для определения низко- и среднечастотных, а фонендоскопическая - средне- и высокочастотных аускультативных признаков. О разнообразии сфер применения стетоскопа говорит количество врачей-специалистов, которые им пользуются: врачи по внутренним болезням (кардиологи, пульмонологи и т. д.), анестезиологи, педиатры, врачи общей практики, врачи скорой помощи, средний медицинский персонал, студенты-медики. В зависимости от вида исследования к стетоскопу предъявляются разные требования. Для измерения кровяного давления по методу Рива-Роччи достаточно простого стетоскопа, а кардиологам и пульмонологам требуются высококачественные стетоскопы с широким диапазоном частот и очень хорошим усилением. Основные характеристики стетоскопов ведущих производителей даны в таблице. Результаты и обсуждение Стандартные стетоскопы имеют массивную двойную головку из нержавеющей стали и выпускаются в различных вариантах: для младенцев, детей и взрослых. В последнее время ассортиментная линейка стандартных стетоскопов расширена за счет продукции, представленной в алюминиевом исполнении, благодаря чему значительно уменьшен вес изделий. Кроме того, улучшена звукопередача за счет использования высокоэффективных армированных волокон мембраны. Стетоскоп кардио-профи и кардио-топ профи - идеальные инструменты для специалистов-кардиологов. Эти изделия выполнены в формате однотрубной системы, оснащены головкой в массивном исполнении из нержавеющей стали, из которой также изготовлены интегрированные ушные дуги. Конструктивной особенностью стетоскопа Раппорт является двойная головка, имеющая отличную акустику. Ввиду оптимального соотношения «цена/качества» эти стетоскопы особенно популярны у студентов. Для обследования самых маленьких пациентов разработаны специальные модели, которые отличаются яркой привлекательной окраской, веселым рисунком на внешней стороне мембраны и головкой, оснащенной воронкой, которая отлично подходит для межреберной аускультации младенцев. Диаметр воронки рассчитан именно под размеры детского тела, а мягкий силиконовый материал не дает при прикосновении чувства «металлического холода». Стетоскопы с воронкой занимают особую позицию в ассортиментной линейке. Воронка в отличие от мембраны функционирует подобно ушной раковине, что значительно улучшает слышимость, а при нажатии на нее звук усиливается. Общий диапазон частот основных аускультативных признаков расположен в пределах 20-5600 Гц, а характерный диапазон - в пределах 20-1400 Гц, что в определенной мере связано с особенностями слуха у людей, наиболее восприимчивого к частоте звуковых колебаний, близкой к 1000 Гц. Однако звуковые колебания ниже 50 Гц уже не могут быть различимы с помощью традиционных акустических стетоскопов. Это ограничение акустического стетоскопа привело к появлению электронного устройства - цифрового стетоскопа, который гораздо сложнее, чем традиционная конструкция. Цифровой стетоскоп способен преобразовывать акустические сигналы в электронные, которые могут быть дополнительно усилены для оптимального прослушивания. Кроме того, электронные сигналы могут быть дополнительно подвергнуты цифровой обработке при помощи персонального компьютера или ноутбука. Цифровой стетоскоп состоит из трех модулей - сбора данных, предварительной обработки сигнала и финишной обработка сигналов. Модуль сбора данных включает микрофон и пьезоэлектрический датчик. Он отвечает за фильтрацию, буферизацию, усиление сердечных тонов, а также за дальнейшее их преобразование в цифровой сигнал. Модуль предварительной обработки фильтрует цифровой сигнал и удаляет любые артефакты. Эти цифровые данные затем пересылаются на модуль финишной обработки сигналов, который на выходе выдает данные более высокого порядка, пригодные для принятия диагностического решения. В отличие от акустического стетоскопа, основу цифровых приборов составляет более широкий спектр технологий. Так, один из вариантов оцифровки акустического сигнала предполагает наличие встроенного микрофона. Первоначально тоны сердца фиксирует обычная диафрагма, которая транслирует их на микрофонную диафрагму, преобразующую акустическую волну в электрический сигнал. Этот сигнал может быть визуализирован в виде фонокардиограммы на персональном компьютере или смартфоне с помощью технологии Bluetooth®. Однако наличие слоя воздуха между двумя диафрагмами снижает качество преобразования акустического сигнала в электрический из-за внешних шумов. В основе следующего варианта лежит емкостная микроэлектромеханическая система, когда диафрагма стетоскопа находится в электрическом поле, емкость которого меняется в зависимости от степени акустического давления, вызываемого тонами сердца. Изменение электрической емкости позволяет генерировать и регистрировать соответствующий электрический сигнал. В настоящее время почти все доступные цифровые стетоскопы позволяют осуществлять выбор различных режимов частотной характеристики, что позволяет лучше различать тоны сердца, дыхательные шумы в легких. Это стало возможным за счет введения в конструкцию цифрового стетоскопа микропроцессора, обеспечивающего частотную обработку, усиление звука и шумоподавление. Например, модель Littmann 3200 может усиливать звук в 24 раза по сравнению с уровнем, получаемым обычным традиционным стетоскопом. Преимущество электронного стетоскопа - возможность настройки его диафрагмы для различных задач. В случае с обычными стетоскопами для каждой задачи нужен индивидуальный тип прибора с определенной воронкой и мембраной. Существуют стетоскопы для прослушивания низкочастотных звуков от сердца и кишечника, фонендоскопы - для прослушивания высокочастотных звуков легких и сосудов. Кроме того, существуют стетофонендоскопы для грудничков и детей младшего возраста, а также фетальные стетоскопы для беременных для прослушивания плода. Электронный стетоскоп обычно имеет 3 режима аускультации - сердечный, легочной и абдоминальный. Переключая режим, врач может использовать его для различных задач. Кроме того, электронный стетоскоп позволяет усиливать оригинальные шумы в десятки раз, регулировать интенсивность звука. Электронный стетоскоп позволяет не только слышать, но и визуализировать звуки в режиме реального времени, а также автоматически определять и показывать частоту сердечных сокращений. Это дает возможность одновременного прослушивания пациента несколькими специалистами, что бывает очень важно при проведении консультативной диагностики. Есть возможность звукозаписи шумов пациента на диктофон или компьютер для сохранения в истории болезни. Американская компания HD Medical представила цифровой стетоскоп ViScope MD, который позволяет не только выслушивать сердце пациента, но и видеть его аудиокардиограмму на жидкокристаллическом дисплее в реальном времени. Более того, гаджет имеет встроенный алгоритм, по которому он сам выявляет подозрительные шумы в сердце и показывает их на отдельной шкале. Еще одно преимущество этого прибора перед обычным стетоскопом состоит в том, что он «умеет» запоминать/записывать результаты измерений и передавать их на компьютер. Таким образом, врач может прикрепить запись к медицинской карте пациента и вернуться к ней позже для анализа динамики болезни. В Ы В О Д Ы 1. Распространенность сердечно-сосудистых и легочных заболеваний растет, и потому важно, чтобы врач имел возможность проводить их диагностику даже располагая ограниченными ресурсами. 2. Подавляющее большинство сердечно-сосудистой и легочной патологии может быть диагностировано простым, но достаточно информативным методом аускультации. Стетоскоп позволяет оперативно выявлять симптомы этих заболеваний. 3. Появление цифрового стетоскопа означало новый этап развития классического метода аускультации. Технологии, лежащие в основе цифрового стетоскопа, позволяют использовать последний для нужд телемедицины.

About the authors

Yu V Miroshnichenko

Military medical Academy. S. M. Kirov

Saint-Petersburg

Yu Sh Khalimov

Military medical Academy. S. M. Kirov

Saint-Petersburg

S Z Umarov

Military medical Academy. S. M. Kirov

Email: umarov.sz@vmeda.local
Saint-Petersburg

References

  1. История создания стетоскопа. URL: http://medpractik.ru/articles/ (дата обращения: 16.02.2019).
  2. Roguin A. Rene Theophile Hyacinthe Laennec (1781-1826): the man behind the stethoscope // Clin. Med. Res. - 2006. - N 4(3). - P. 230-235.
  3. Tavel M.E. Cardiac auscultation. A glorious past - but does it have a future? // Circulation. - 1996. - Vol. 93(6). - P. 1250-1253.
  4. World Health Organization. Cardiovascular diseases (CVDs). URL: https://www.who.int/ (дата обращения: 31.07.2017).

Statistics

Views

Abstract - 63

PDF (Russian) - 63

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2019 Miroshnichenko Y.V., Khalimov Y.S., Umarov S.Z.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies