1.2 Звуки сердца и причины их возникновения

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

Звуки образуются колебательным движением материальных частиц среды: параметрами этого движения являются смещение (расстояние от точки равновесия), колебательная скорость и ускорение. Создаваемые звуковыми колебаниями сгущения и разрежения среды ведут к изменению давления в ней. При этом прирост и убыль давления образуют звуковое давление.

Частота звука определяется количеством колебаний в единицу времени и измеряется в герцах (Гц) или периодах в секунду. Низким звукам соответствует меньшее, высоким - большее количество колебаний в секунду.

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. 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.

Шумы могут быть физиологическими, функциональными (возникающими без анатомических дефектов клапанного аппарата) и органическими (возникающими при анатомических изменениях клапанов сердца и крупных сосудов). Физиологические шумы почти всегда систолические, выслушиваются чаще у детей, носят изменчивый и лабильный характер. Функциональные шумы могут быть связаны с изменением внутрисердечной гемодинамики без анатомических дефектов клапанов, а также с изменением реологических свойств крови, например при анемиях, тиреотоксикозе, лихорадочных состояниях. Мышечные шумы, возникающие при патологии в сердечной мышце, в частности, папиллярных мышцах клапанов, только условно можно назвать функциональными. В некоторых случаях, диастолические функциональные шумы могут быть отображением серьезных далеко зашедших изменений гемодинамики, например протодиастолический шум Грэхема-Стила на легочной артерии (шум относительной недостаточности клапанов легочной артерии, характерный для высокой легочной гипертензии при митральном стенозе), пресистолический шум Флинта при недостаточности аортальных клапанов. Органические шумы характеризуются громкостью, постоянством, определенным тембром, локализацией и проведением. Наиболее частые причины систолического шума - митральная недостаточность и стеноз устья аорты, диастолическо-митральный стеноз и недостаточность полулунных клапанов аорты.

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 фонокардиографии 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).