Везикулярное дыхание возникает в результате колебания стенок альвеол в момент их расправления при вхождении в них воздуха. Поскольку альвеолы расправляются последовательно, образуется продолжительный, мягкий, дующий шум, постепенно усиливающийся и занимающий всю фазу вдоха. Он напоминает звук «ф», произносимый в момент вдоха. Во время выдоха напряжение стенок альвеол быстро снижается, уменьшается и способность их к колебаниям. Поэтому везикулярное дыхание на выходе выслушивается только в самом начале этой фазы. Лучше всего везикулярное дыхание выслушивается на передней поверхности грудной клетки, а также в подмышечных и подлопаточных областях (рис. 34, в). В области верхушек и краев легких, где масса альвеол меньше, оно слышно хуже.
Везикулярное дыхание может изменяться как в физиологических условиях, так и при патологических состояниях. В первом случае оно, как правило, изменяется симметрично над всей поверхностью грудной клетки, во втором — одновременно в обоих легких либо в одном из них или на ограниченном участке его. Различают количественные и качественные изменения везикулярного дыхания.
В количественном отношении везикулярное дыхание может изменяться как в сторону усиления, так и ослабления.
Физиологическое усиление везикулярного дыхания наблюдается в момент выполнения большой физической работы, когда увеличивается экскурсия грудной клетки, вследствие чего в легкие поступает больше воздуха и амплитуда колебания стенок альвеол возрастает, и у людей с тонкой грудной клеткой (в данном случае легкое располагается ближе к уху врача). У детей везикулярное дыхание усилено за счет более тонкой грудной стенки, большей эластичности стенок альвеол и их способности к колебаниям. Такое дыхание называется пуэрильным.
Усиленное везикулярное дыхание выслушивается также над участками легкого, располагающимися рядом с патологически измененными или на противоположной (здоровой) половине грудной клетки. В таких случаях здоровые участки легкого как бы берут на себя функцию пораженных и расправляются больше, чем обычно.
Физиологическое ослабление везикулярного дыхания наблюдается при утолщенной грудной стенке (ожирение, хорошо развитая мускулатура), т. е. когда оно плохо проводится на поверхность грудной клетки.
Патологически ослабленное везикулярное дыхание отмечается при сужении воздухоносных путей (гортани, трахеи, бронха) вследствие их частичной закупорки (опухолью или инородным телом) либо сдавления извне (опухолью, лимфоузлом или рубцом). Из-за этого альвеолы меньше наполняются воздухом и амплитуда колебаний их стенок снижается. В случае полной закупорки просвета крупного бронха (обтурационный ателектаз) дыхание на соответствующей стороне грудной клетки не выслушивается.
Везикулярное дыхание ослабляется и при сращении листков плевры, в результате чего легкое недостаточно расправляется при вдохе. Если листки плевры утолщены, везикулярное дыхание кажется ослабленным (выслушивается через более толстые, чем в норме, плевральные листки).
При эмфиземе легких (уменьшено количество альвеол в результате гибели межальвеолярных перегородок и снижены их эластические свойства, а следовательно, и способность быстро расправляться при вдохе), наличии в легких мелких рассеянных очагов уплотнения (куда воздух не поступает и где меньше альвеол, участвующих в акте дыхания) везикулярное дыхание также ослабляется.
Ослабление везикулярного дыхания наблюдается в начальной и конечной стадиях крупозной пневмонии (уменьшено напряжение легочных альвеол при пропитывании их стенок экссудатом), в начальной стадии компрессионного ателектаза (альвеолы менее напряжены и амплитуда их колебаний снижена, но воздух из них еще полностью не вытеснен). При переломе ребер, межреберной невралгии, сухом плеврите из-за болей рефлекторно уменьшается дыхательная подвижность больной половины грудной клетки, что ведет к меньшему расправлению альвеол и, следовательно, к ослаблению везикулярного дыхания.
В случае накопления воздуха или жидкости в плевральной полости везикулярное дыхание также ослабляется вследствие уменьшения дыхательной экскурсии легкого на пораженной половине. Кроме того, жидкость или газ в полости плевры ухудшает проведение звука к поверхности грудной клетки. При значительном накоплении жидкости или воздуха в плевральной полости дыхание совсем не прослушивается.
Качественные изменения везикулярного дыхания наблюдаются, как правило, при патологических состояниях.
Шероховатое, неровное везикулярное дыхание (называется жестким) отмечается при неравномерном сужении просвета бронхов вследствие воспалительного набухания их слизистой (бронхит). Это вызывает образование стенотических шумов, накладывающихся на везикулярное дыхание и придающих ему грубый шероховатый характер.
Жесткое дыхание может быть саккадированным (прерывистым). Оно возникает в связи с затруднением прохождения воздуха из бронхиол в альвеолы. При этом фаза вдоха состоит из отдельных коротких прерывистых вдохов. Саккадированное дыхание наблюдается в случае неравномерного сокращения дыхательных мышц при воспалении или при заболеваниях их нервов, а также при нервной дрожи. Саккадированное дыхание, выслушивающееся на ограниченном участке, указывает на воспалительный процесс в мелких бронхах (бронхиолит) чаще всего туберкулезной этиологии.
Перевод терминов с английского на русский (подробнее о западной терминологии читайте здесь):
Везикулярное дыхание – основной дыхательный шум, который прослушивается при аускультации легких здорового человека.
Механизм образования везикулярного дыхания довольно сложен. В основе него звук колебаний стенок альвеол при вхождении в них воздуха. Резонансная частота колебаний альвеол 108-130 герц. К этим звукам примешиваются некоторые низкочастотные составляющие колебаний бронхиол. Общий диапазон частот звуков, образующих везикулярное дыхание от 18 до 360 герц. Так как энергия вдоха у здоровых значительно превышает энергию выдоха, звук везикулярного дыхания слышен на вдохе ( фаза нарастания колебаний) и в начальный период выдоха (фаза угасания колебаний).
Звук везикулярного дыхания напоминает мягкое и протяжное звучание “ффф” и слышен при вдохе и, ослабевая, до середины выдоха. В наиболее “чистом” виде везикулярное дыхание выслушивается в средних отделах легких спереди и сзади, где кортикальный слой альвеол наибольший (до 4-5 см). По паравертебральным линиям, в области верхушек легких, особенно справа, вследствие большей примеси звуков, исходящих из бронхов, дыхание более грубое, сильнее слышен выдох (везикобронхиальное дыхание).
Рекомендуется путем многократной вдумчивой аускультации запомнить звучание везикулярного дыхания у здорового человека в разных точках аускультации легких.
РАЗНОВИДНОСТИ ВЕЗИКУЛЯРНОГО ДЫХАНИЯ.
У детей до 3 лет везикулярное дыхание несколько выше по частоте (до 400-600 герц), жесче, чем у взрослых людей и слышно как на вдохе, так и на выдохе.
Такое дыхание называют пуэрильным. В основе пуэрильного дыхания также лежат колебания альвеол при дыхании, но так как альвеолярный слой у детей относительно тоньше, а бронхи относительно уже, к звуку колебаний альвеол примешивается больше звуков из бронхов. Прослушайте дыхание грудного младенца.
Усиленное везикулярное дыхание возникает при относительной или абсолютной гипервентиляции. При этом увеличивается как энергия колебаний альвеол, так и примесь к ним низкочастотных составляющих звуков из бронхов. Это ведет к усилению звучания вдоха и более продолжительному звучанию выдоха.
Ослабленное везикулярное дыхание возникает при относительной или абсолютной гиповентиляции (например, при болезненности при дыхании), а также при синдроме вздутия легкого. При таком синдроме (например, при эмфиземе легкого) альвеолы, эмфизематозные буллы находятся в открытом состоянии и энергия их колебаний во время дыхания ослабевает.
Жесткое везикулярное дыхание возникает при относительном сужении бронхов, изменении их слизистой (при бронхите, бронхиальной астме). Альвеолярная система при этом не изменяется, но усиливается примесь звуков из бронхов.
Жесткое везикулярное дыхание распознается по необычной “жесткой” тембровой окраске везикулярного дыхания и по четкому звучанию не только вдоха, но и выдоха на всем протяжении.
Саккадированное дыхание может быть физиологическим и патологическим. Причиной т.н. физиологического саккадированного дыхания является легкое ознобление (аускультация в холодном помещении), эмоциональное возбуждение. Причиной патологического саккадированого дыхания является стенозирование бронха.
Саккадированное дыхание аускультируется как прерывистое везикулярное дыхание (ф-ф-ф). В отличии от физиологического саккадированного везикулярного дыхания, которое, как правило лабильно и выслушивается над всей поверхностью легких, патологическое дыхание выслушивается локально и стабильно.
Вторым основным дыхательным шумом является бронхиальное дыхание. Звук бронхиального дыхания образуется при прохождении воздуха через голосовую щель и затем распространяется по трахее и бронхам.
Бронхиальное дыхание по частоте в несколько раз выше везикулярного дыхания: 700-1400 герц, а у некоторых людей достигает 2000-5000 герц.
Бронхиальное дыхание напоминает грубое звучание “ххх”, слышно на вдохе и выдохе, причем выдох слышен сильнее вдоха. Это связано с тем, что при выдохе сужается голосовая щель.
У здорового человека звук бронхиального дыхания можно услышать только при аускультации трахеи (трахеальное дыхание) и иногда (довольно редко) над областью бифуркации, во 2-3 межреберье по паравертебральной линии. В этой области дыхание чаще не бронхиальное, а везикобронхиальное (на вдохе звук везикулярный, а на выдохе с бронхиальным оттенком).
Появление звука бронхиального дыхания в любой другой точке аускультации легких является патологией (. ). Для появления бронхиального дыхания над проекцией легких необходимо, чтобы кортикальный слой альвеол был патологически изменен и стал способен проводить частоту бронхиального дыхания. Такие условия создаются при заполнении альвеол воспалительной жидкостью (синдром инфильтрата) или сдавлении альвеол (синдром компрессионного ателектаза). Причем, при синдроме инфильтрата бронхиальное дыхание слышно громко (т.н. усиленное бронхиальное дыхание), а при сдавлении альвеол слышно слабо (ослабленное бронхиальное дыхание). Для того, чтобы над поверхностью легких появилось бронхиальное дыхание, участок инфильтрации или уплотнения должен быть не менее 2-3 см в глубину и 3-5 см в диаметре.
Звук бронхиального дыхания (обычно с металлическим оттенком,- “металлическое дыхание”) появляется при бронхо-плевральном свище с открытым пневмотораксом. В этом случае легкое спадается, через бронхиальный свищ звуки с бронхов попадают в плевральную полость, резонируют и приобретают своеобразный металлический оттенок. Кстати, при бронхофонии голос становится гнусавым, что является дополнительным отличием бронхиального дыхания при открытом пневмотораксе от синдрома инфильтрата.
Амфорическое (полостное) дыхание по существу является разновидностью бронхиального дыхания, но, учитывая его диагностическую значимость, выделяется в отдельную группу
Амфорическое дыхание формируется при образовании в легких полости (каверна, абсцесс, крупный бронхоэктаз) сообщающейся с бронхом. В таком случае, при дыхании звук бронхиального дыхания по бронхам попадает в полость, резонирует, окрашивается многими обертонами и приобретает сходство со звуком, который возникает если дуть в горлышко бутылки (амфоры). Этот звук громкий, сравнительно высокий (от 500 до 5000 герц), с выраженным эхом (объемный), слышен на вдохе, но особенно на выдохе. Тембровая окраска звука амфорического дыхания зависит от величины, формы, поверхности полости. Классическое амфорическое дыхание прослушивается если полость в диаметре более 5 см, гладкостенная, сообщается с крупным бронхом (хорошо дренируется).
При гигантских гладкостенных полостях, расположенных у корня легкого, нередко определяется положительный симптом Винтриха: громкое амфорическое дыхание с открытым ртом резко ослабевает, если больной закрывает рот и переходит на дыхание носом.
Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
Аускультация особенно ценна при исследовании органов дыхания и сердечно-сосудистой системы, так как структура именно этих органов создает условия для появления звуковых феноменов: движение воздуха и крови носит турбулентный характер, но если по ходу этого движения встречается сужение (стеноз) бронхов и кровеносных сосудов,, то завихрения тока воздуха и крови становятся более выраженными, особенно в постстенозированных участках, что усиливает возникающие звуки, на громкость которых прямо пропорционально влияют скорость тока и степень сужения просвета, состояние окружающей среды (интерстициальная ткань, уплотнения, полости, наличие жидкости или газа и т.д.).
При этом очень важны однородность или разнородность среды, проводящей звуки: чем более разнородна окружающая ткань, чем меньше ее резонирующие свойства, тем хуже доходят звуковые феномены до поверхности тела.
Указанные общие физические закономерности особенно четко проявляются в легких, в которых создаются весьма своеобразные условия для возникновения звуковых явлений при прохождении воздуха через голосовую щель, трахею, крупные, средние и субсегментарные бронхи, а также его попадании в альвеолы. Аускультация выявляет эти феномены преимущественно на вдохе, но важна также характеристика и выдоха, поэтому врач обязательно оценивает вдох и выдох. Возникающие звуковые явления получили название дыхательных шумов. Они делятся на дыхательные шумы, составляющие понятия «тип дыхания» и «дополнительные шумы».
Везикулярное дыхание
Везикулярное дыхание в норме выслушивается практически над всеми участками грудной клетки, за исключением области яремной ямки и межлопаточной области (у астеников), где отмечается бронхиальное дыхание. Следует запомнить важнейшее правило: если бронхиальное дыхание обнаруживается в любом другом участке грудной клетки, то это всегда патологический признак, свидетельствующий о возникновении необычных для здорового человека условий лучшего проведения дыхательного шума, образующегося в области голосовой щели и начала трахеи (чаще всего это гомогенное уплотнение лёгочной ткани воспалительного характера, например инфильтрат).
Среди изменений везикулярного дыхания различают также усиление его (над участками, близкими к уплотнению легкого) и появление жесткого дыхания.
В отличие от нормального при жестком везикулярном дыхании одинаково звучны вдох и выдох, при этом сам звуковой феномен более груб, содержит дополнительные шумовые эффекты, связанные с неравномерно утолщенными («шероховатыми») стенками бронхов, приближается к сухим хрипам. Таким образом, помимо усиленного (жесткого) вдоха, жесткое дыхание характеризуется усиленным (часто удлиненным) жестким выдохом, что обычно встречается при бронхитах.
Бронхиальное дыхание
Следует еще раз подчеркнуть то, что выслушивание бронхиального дыхания над любым другим участком легкого всегда свидетельствует о патологическом процессе.
Кроме указанных двух типов дыхательных шумов, над легкими может выслушиваться ряд так называемых дополнительных дыхательных шумов, которые всегда являются признаками патологического состояния дыхательной системы. К ним относятся хрипы, крепитация и шум трения плевры.
Влажные крупнопузырчатые хрипы, например при бронхоэктазах, или мелкопузырчатые, например при бронхите или отеке легких, сравнимы с потрескиванием крупных или мелких пузырьков газа, лопающихся на поверхности жидкости. Короткие звуки «падающей капли» при скоплении жидкости в полостях с плотными стенками (длительно существующая туберкулезная каверна, абсцесс легкого) аналогичны отрывистым ударам молоточка по клавишам ксилофона. Крепитация, т.е. характерное потрескивание, возникающее в альвеолах, частично заполненных экссудатом при пневмонии, фиброзирующем альвеолите и т. п., в момент их «взрывоподобного» расправления на высоте вдоха, традиционно сравнивается с треском целлофана. И, наконец, равномерные повторяющиеся движения платяной щетки по поверхности кожи могут дать представление о характере и механизме образования шума трения плевры при фибринозном воспалении плевральных листков.
[1], [2]
Хрипы
Кроме наличия в просвете бронхов более или менее плотных масс, приводимых в движение воздушной струей, для возникновения хрипов имеет значение и состояние не только просвета, но и стенки бронхов (прежде всего воспалительный процесс и спазм, которые приводят к сужению просвета дыхательной трубки). Этим объясняется частота появления хрипов при бронхитах и бронхо-обструктивном синдроме, а также бронхиальной астме и пневмонии.
Р. Лаэннек так описывал явление, названное им хрипами и обнаруживаемое при аускультации легких: «. За отсутствием более специфического термина я употребил это слово, обозначив как хрипы все шумы, производимые во время дыхания прохождением воздуха через все те жидкости, которые могут присутствовать в бронхах или ткани легкого. Эти шумы также сопровождают кашель, когда он есть, но всегда удобнее исследовать их при дыхании». В настоящее время термином «хрипы» пользуются только в указанных выше ситуациях, что всегда отражает наличие патологических изменений.
По характеру звуковых особенностей хрипы делят на сухие и влажные, среди влажных различают мелкопузырчатые, среднепузырчатые и крупнопузырчатые, среди мелкопузырчатых выделяют звонкие и незвонкие хрипы.
Влажные хрипы образуются при скоплении в бронхах менее плотных масс (жидкая мокрота, кровь, отечная жидкость), когда движущаяся через них воздушная струя производит звуковой эффект, традиционно сравниваемый с эффектом лопающихся пузырьков воздуха, проходящих по трубочке через сосуд с водой. Звуковые ощущения зависят от калибра бронхов (места их образования). Различают мелкопузырчатые, средне- и крупнопузырчатые хрипы. Наиболее часто влажные хрипы образуются при хроническом бронхите, в стадии разрешения приступа бронхиальной астмы, при этом мелкопузырчатые и среднепузырчатые хрипы бывают незвонкими, поскольку происходит снижение их звучности при прохождении через разнородную окружающую среду. Очень важное значение имеет обнаружение звонких влажных хрипов, особенно мелкопузырчатых, наличие которых всегда свидетельствует о том, что имеется перибронхиальный воспалительный процесс, и в этих условиях уплотненная легочная ткань лучше проводит возникающие в бронхах звуки на периферию. Это особенно важно для выявления очагов инфильтрации в верхушках легких (например, туберкулез) и в нижних участках легких (например, очаги пневмонии на фоне застоя крови в связи с сердечной недостаточностью). Среднепузырчатые и крупнопузырчатые звонкие хрипы встречаются реже и обычно свидетельствуют о наличии частично заполненных жидкостью полостей (каверна, абсцесс) или больших бронхоэктазов, сообщающихся с дыхательными путями. Их асимметричная локализация в области верхушек или нижних Долей легких характерна именно для указанных патологических состояний, тогда как в других случаях эти хрипы свидетельствуют о застое крови в легких; при отеке легкого влажные крупнопузырчатые хрипы слышны на расстоянии.
[3]
Крепитация
При некоторых изменениях альвеол не пневмонического характера при глубоком вдохе также может возникать звуковой альвеолярный феномен, полностью напоминающий крепитацию, это встречается при так называемом фиброзирующем альвеолите, указанный феномен сохраняется длительно (в течение нескольких недель, месяцев и лет) и сопровождается другими признаками диффузного фиброза легких (рестриктивная дыхательная недостаточность).
Следует предостеречь от употребления все еще имеющего распространение неправильного термина «крепитирующие хрипы», в котором смешиваются совершенно различные по происхождению и месту возникновения феномены «крепитация» и «хрипы».
[4], [5], [6], [7], [8]
Шум трения плевры
Если воспалительный процесс захватывает плевру вблизи перикарда, возникает так называемый плевроперикардиальный шум. Условность термина объясняется тем, что шум связан с трением измененных листков плевры, вызванным пульсацией сердца, а не перикардитом.
Проведение аускультации после кашля позволяет отличить хрипы от крепитации и шума трения плевры, а также исключить ложное ослабление или даже отсутствие дыхательных шумов над легочным сегментом в связи с закупоркой бронха секретом (после откашливания дыхательные шумы проводятся хорошо).
Таким образом, диагностическое значение каждого из четырех основных методов исследования системы органов дыхания трудно переоценить, хотя особое внимание при выявлении заболевания этих органов традиционно уделяется перкуссии и аускультации.
При всем разнообразии данных, получаемых с помощью этих методов, необходимо выделить следующие узловые моменты:
Все это вместе с результатами дополнительного обследования позволяет диагностировать тот или другой легочный синдром, а затем провести дифференциальный диагноз, а значит, назвать конкретную нозологическую форму.
Заболевания легких занимают одно из ведущих мест в статистике потерь трудоспособности во всех странах мира (особенно имеющих развитую промышленность). В связи с этим, актуальность проведения исследований в данной предметной области не вызывает сомнений и работы в данном направлении эволюционируют по мере развития средств вычислительной техники, типом датчиков, методов искусственного интеллекта в области диагностики и принятия решений, средств телемедицины.
В частности, в стране и за рубежом на протяжении длительного времени проводятся исследования в области проектирования и эксплуатации приемлемых для клинического применения объективных акустических средств диагностики легочных заболеваний по анализу легочных шумов [30].
В работе [1], например, отмечается: «в успехах пульмонологии большую роль сыграло появление и усиленное развитие объективных методов исследования, прежде всего рентгенографии, спирографии, бронхоскопии. И только аускультация легких продолжает оставаться более искусством, чем наукой, потому что ее результаты зависят от квалификации врача, особенностей его слуха, акустических свойств стетоскопа».
Акустические шумы являются своеобразным индикатором, характеризующим работу легких и состояния организма в целом поскольку обусловлены не только механической работой легких, направленную на обеспечение необходимых концентраций газов в организме, но и зависят от ряда как внешних так и внутренних факторов. Заболевания легких вызывают патологические изменения во всем организме – поэтому их своевременная диагностика в ходе скрининга простыми («бытовыми») методами в процессе массового обследования призвана улучшить качество медицинского обслуживания населения по профилактике и своевременного лечения социально-значимых заболеваний.
В связи с этим, целью исследования являлось изучение применяемых на практике средств, способов и методов, математического аппарата анализа акустического шума для последующей дифференциальной диагностики состояния легких.
Основываются на гносеологическом и семантическом анализе информационных источников в открытой печати.
Типы дыхательных шумов (краткий экскурс)
В описании характера дыхания в медицинской литературе нет единого мнения о том, какие виды дыхания существует и что они собой представляют. Так большинство авторов сходится во мнении, что в норме, над большей частью поверхностей лёгких выслушивается везикулярное дыхание. Однако на основании чего дыхание может быть охарактеризовано как везикулярное, чётких указаний нет. Часть авторов утверждает, что отличительная черта этого типа – вдох, равный 1/3 выдоха. Другие, что везикулярное дыхание – это в первую очередь своеобразный дыхательный шум – непрерывный, равномерный, мягкий, напоминающий звук «ф». Поэтому характер дыхания описывается с учётом всех возможных характеристик.
Пуэрильное дыхание [16] – норма для детей в возрасте до 5 лет. Вдох равен выдоху. Звук сравнительно более громкий и чёткий, чем при везикулярном дыхании (в связи с анатомическими особенностями детей – более тонкая грудная клетка). У детей старше 5 лет и взрослых – патология. Жёсткое дыхание [14] – сопровождает любой бронхит, любое ОРВИ. Жёсткое дыхание сигнализирует о воспалении бронхов или лёгочной ткани. Вдох равен выдоху. Дыхательные шумы – достаточно громкие, грубые. Пуэрильное и жёсткое дыхание нередко достаточно трудно отличить друг от друга. Для этого исследуется его распространённость. Пуэрильное дыхание, как правило, выслушивается равномерно над всей поверхностью лёгких, жёсткое – обычно, локально (соответствует локализации воспалительного очага).
Бронхиальное дыхание [39] также является следствием некоторых заболеваний и представляет собой проведение дыхательных шумов с гортани и трахеи, вследствие определённого изменения лёгочной ткани. Выдох – 1/3 вдоха. Аускультативно – это самый грубый, громкий тип дыхания. Соотношение вдоха и выдоха может для простоты отображен при помощи аускультограммы.
Выделяют также ещё один, более редкий тип – амфорическое дыхание [16]. Оно выслушивается над полостными образованиями лёгких, соединённых с просветом бронха. По звуку оно напоминает звук воздуха, проходящего через узкое горлышко (например, амфоры). Кроме того, выделяют несколько так называемых патологических типов дыхания (это сложившийся термин и в него не включают жёсткое, пуэрильное и бронхиальное, хотя они и не выслушиваются в норме).
К патологическим типам относят [48]:
• Дыхание Чейна-Стокса – глубина дыхания постепенно нарастает, но спустя около 10 дыхательных циклов начинает убывать и в конце концов переходит в апноэ (до 1 минуты). Затем цикл повторяется.
• Дыхание Грокко (диссоциированный тип дыхания) – глубина дыхания постепенно нарастает, но спустя около 10 дыхательных циклов начинает убывать, однако цикл повторяется без перехода в апноэ.
• Дыхание Биота (агонирующий тип дыхания) – несколько обычных дыхательных движений прерываются апноэ (до 30 секунд). Все патологические типы дыхания свидетельствуют о тяжёлом поражении головного мозга (разной этиологии). Прогноз при их выявлении – сомнительный.
При выслушивании хрипов в лёгких [50], оценивают их характер (сухие – влажные) и калибр (крупно-, средне-, мелкопузырчатые).
Сухие хрипы характерны для бронхита. Принципиально выделяют 2 типа сухих хрипов – свистящие и жужжащие. Свистящие хрипы свидетельствуют о сужении просвета (бронхобструктивный синдром, например при астме). Жужжащие возникают при вибрации мокроты в просвете бронха (считается, что она, подобно гитарным струнам пересекает просвет в разных местах и вибрирует при прохождении воздуха). Влажные хрипы – характерны для бронхита или пневмонии (для последней также характерно укорочение перкуторного звука над очагом).
Крепитация [10] – специфический звуковой феномен, строго говоря, не относящийся к хрипам. Крепитация напоминает «хруст снега под ногами», иногда сравнивают её с «шуршанием полиэтилена». Она возникает при поражении терминальных бронхов, бронхиол и альвеол, когда на выдохе происходит слипание альвеол, а на вдохе большое их число расправляется с характерным звуком. Непосредственная причина – нарушение выработки сурфактанта. Крепитация лучше выявляется при глубоком дыхании.
Акустические типовые сигналы дыхательных шумов с краткой характеристикой приведены, например, в банках [4,5].
Средства регистрации информации о дыхательных шумах
Акустические приборы позволяют получать многообразную информацию о состоянии здоровья человека вообще и дыхательной системы в частности. Приборы для проведения аускультации по принципу действия делятся на акустические и электронные. Последние расширяют возможности акустической диагностики, позволяя повысить её объективную сторону, а сохранять информацию для дальнейшего анализа (в том числе специализированным программным обеспечением современных компьютерных систем исскуственного интеллекта и цифровой фильтрации).
Для прослушивания шумов в легких используют стетоскопы или фонендоскопы, которые отличаются от стетоскопов тем, что имеют мембрану на воронке или капсуле. Данный метод не позволяет проводить эту операцию в нескольких местах одновременно на поверхности грудной клетки. Это существенно уменьшает арсенал диагностических приемов, используемых в медицинской практике при обследовании пациентов. Кроме того, полученные в ходе аускультации данные о фактической структуре звуков дыхания оказывается безвозвратно утерянной после окончания диагностики. Компьютерная система регистрации звуков дыхания позволяет сохранить эту информацию и многократно использовать ее для анализа и систематизации полученных данных в последующем. При этом многоканальность и синхронность ввода данных открывает принципиально новые качественные возможности их обработки и анализа [2].
В свое время были разработаны стетоскопы с электрическим усилителем звука [53], однако они не получили распространения, так как трудности заключаются не столько в слабой слышимости, сколько в дифференциации и правильном истолковании сложных звуков при аускультации, что достигается только па основе опыта. Имеющиеся же в настоящее время усилители не обеспечивают равномерного усиления всех частот звука, что приводит к его искажению. Стетоскоп представляет закрытую акустическую систему, в которой основным проводником звука является воздух: в случае сообщения с наружным воздухом или закрытия трубки аускультация становится не возможной. Кожа, к которой приложена воронка стетоскопа, действует как мембрана, чьи акустические свойства меняются от давления; при увеличении давления воронки на кожу лучше проводятся звуки высокой частоты и наоборот; при слишком сильном давлении тормозятся колебания подлежащих тканей. Широкая воронка лучше проводит звуки низкой частоты.
Аускультация как метод исследования должна проводиться по определенным правилам. В первую очередь это касается условий, в которых проводится аускультация. В помещении должно быть тихо, чтобы никакие посторонние шумы не заглушали выслушиваемые врачом звуки, и достаточно тепло, чтобы больной мог находиться без рубашки. Во время аускультации больной стоит или сидит на стуле, в постели,– такое его положение удобнее для врача. Тяжелых больных выслушивают в положении лежа в постели; если проводится аускультация легких, то, выслушав одну половину грудной клетки, больного осторожно поворачивают на другой бок и продолжают аускультацию. На коже над поверхностью выслушивания не должно быть волос, так как трение раструба фонендоскопа или его мембраны о волосы создает дополнительные звуки, затрудняющие анализ аускультируемых звуковых явлений. Во время выслушивания стетоскоп нужно плотно всей окружностью прижать к коже больного, но не оказывать очень большого давления, иначе произойдет ослабление вибрации ткани в зоне прилегания стетоскопа, вследствие чего становятся тише также и выслушиваемые звуки [41].
В настоящее время медицинская промышленность выпускает разнообразные стетоскопы и фонендоскопы, которые в большинстве своем различаются только по внешнему виду. Однако одно из основных правил аускультации требует, чтобы врач всегда пользовался тем аппаратом, к которому он привык. Опытные врачи это знают: если случайно для аускультации больного приходится воспользоваться чужим стетоскопом, то сразу значительно труднее становится качественный анализ выслушиваемых звуков. Последнее требование подчеркивает необходимость достаточных теоретических знаний у врача, чтобы он мог правильно трактовать выслушиваемые звуки, и постоянной тренировки, приобретения навыка выслушивания. Только в этом случае аускультация как метод исследования раскрывает перед врачом все свои возможности [28].
Источником слабых акустических шумов, которые определяются как звуки дыхания (ЗД), являются: трахея, бронхи и легкие. Доказано, что:
— источник ЗД следует рассматривать как распределенный объект, находящийся в замкнутом корпусе, ткани которого влияют на прохождение акустической волны;
— характер звуков дыхания меняется по мере изменения положения приемника на корпусе источника, а также в зависимости от состояния тканей источника;
— установлено существование нескольких частотных диапазонов для индивидуальных проявлений аускультативных признаков. Анализ литературных источников показывает, что частотный диапазон аускультативных признаков очень широк, границы частотных интервалов, отмеченные для отдельных видов аускультативных феноменов, пересекаются.
Самым простым прибором для аускультации является монауральный стетоскоп, представляющий собой трубку, изготовленную из твердого материала, которая имеет на концах раструбы в виде воронок. При проведении аускультации одна из воронок прикладывается к уху врача, вторая воронка – к телу пациента. Недостатком такого прибора является плохая его чувствительность к звукам высокой частоты и неудобство эксплуатации (заключающееся в том, что врачу к пациенту приходится наклоняться при его прослушивании в позе лежа).
Более удобными и сложными считаются бинауральные приборы. Если головкой такого прибора является полая воронка без мембраны, прибор называется бинауральным стетоскопом, с мембраной – фонендоскопом.
Ниже приведено краткое описание типовых устройств и способов аускультации (включая датчики и материалы), используемые в настоящее время.
1. Фонендоскоп – стетоскоп электронный ФСЭ-1М позволяет перенести полученные данные на персональный компьютер, результаты исследований выводятся на экран. ФСЭ-1М располагает датчиком на базе пьезокомпозиционной керамики (ЭКО-1, объемная пьезочувствительность = 1400 – 1500 мкв/Па, емкость 35 пФ) [3].
2. Помехозащищенный акустический датчик для стетоскопа (Патент RU 2071726) [17]. Задачей изобретения является снижение уровня акустических и вибрационных помех в датчике путем их взаимокомпенсации. Технический результат достигается тем, что датчик стетоскопа снабжен второй воздушной камерой, образованной двумя коаксиальными цилиндрами разной высоты с общей плоскостью среза открытых торцов, а микрофон выполнен дифференциальным и установлен в закрытом торце меньшего цилиндра с возможностью контакта каждой стороны его мембраны соответственно с первой и второй воздушными камерами. В этом случае сигнал пропорционален разнице акустических давлений в полости внутреннего цилиндра и в полости между цилиндрами [37].
3. Аппаратно-программный комплекс «ПФТ» состоит из акустического датчика, входного устройства, портативного персонального компьютера и специализированного пакета программ. Акустический датчик содержит малогабаритный электретный микрофон (W62A) с выполненной из эбонита стетоскопической насадкой, имеющей коническую камеру с диаметром основания 20 мм и глубиной 5 мм (угол раскрытия 120о. Для компенсации прилагаемого статического давления в дне стетоскопической камеры выполнен капиллярный канал (диаметр 0,75 мм, длина 2,5 мм). Акустический датчик обычно устанавливается на боковую поверхность шеи и обследуемый своей рукой удерживает его, прижимая стетоскопическую головку датчика к поверхности тела [40].
4. Пьезокерамическая пленка. Основными достоинствами пьезоплёнки по сравнению с пьезокерамикой являются её высокая эластичность, малый удельный вес, ударопрочность, возможность изготовления чувствительных элементов большой площади, малое волновое сопротивление. Основная деформация растяжения – сжатия пьезоэлемента под действием звукового давления происходит у них в направлении ориентации плёнки [35].
5. Пьезотранзисторные микрофоны [23] отличаются высокой чувствительностью при малых габаритах и достаточно хорошей частотной характеристикой, однако имеют довольно высокий уровень собственных шумов. Для дальнейшего усовершенствования пьезотранзисторных микрофонов необходимо создание специальных транзисторных структур, обладающих низким уровнем собственных шумов в низкочастотном диапазоне.
6. Датчик электронного стетофонендоскопа (Патент RU 2188578) [20]. Датчик электронного стетофонендоскопа, содержащий корпус с устройством обжатия кабеля, соединенный с резонатором, выполненным из материала со скоростью распространения звуковых колебаний в нем, большей скорости распространения звуковых колебаний в оболочке кабеля и установленный в корпусе электроакустический преобразователь, отличающийся тем, что на корпусе и резонаторе плотно закреплен кожух, в отверстие которого плотно продет кабель, при этом кожух выполнен из материала со скоростью распространения звуковых колебаний в нем, равной скорости распространения звуковых колебаний в оболочке кабеля, лежащая в дистальной плоскости поверхность касания резонатора выполнена в виде широкого кольца с рядом концентрических канавок, а в теле резонатора от внутренней части его раскрыва до наружной поверхности выполнены сквозные отверстия диаметром не более 0,5 и длиной не менее 5 мм.
7. Беспроводной электронный стетоскоп с модулем Bluetooth [38]. Остановив свой выбор на стандарте беспроводной связи Bluetooth, и руководствуясь стремлением сохранить принятую методику проведения прослушивания обычным и электронным стетоскопом, была разработана структурная схема нового многофункционального диагностического прибора. В качестве прототипа беспроводного прибора акустического контроля был использован электронный стетоскоп ФСЭ-1М с датчиком на базе пьезокомпозиционной керамики. Использование контактного пьезокерамического датчика принципиально улучшает снятие акустического сигнала с требуемого участка поверхности, исключая влияние внешних акустических помех. Однако принцип построения структурной схемы не исключает возможности использование микрофонов, как, например, в датчике в приборе для снятия акустической волны
8. Электронно-акустический интерфейс для стетоскопа (RU 2383304) [54]. Электронно-акустический интерфейс содержит акустический преобразователь, включающий первую и вторую гибкие трубки, выполненные с возможностью соединения с головкой стетоскопа, первый микрофон, установленный во второй трубке, усилитель и источник питания, размещенные в корпусе электронного преобразователя и, по меньшей мере, один динамик. Внутри второй трубки встроена и зафиксирована втулкой третья трубки, второй микрофон размещен в первой трубке, первый и второй микрофоны соединены последовательно с регулятором баланса и дифференциальным усилителем. Использование изобретения позволяет повысить помехоустойчивость конструкции, ремонтопригодность и удобство сборки, а также обеспечить диагностику в разных частотных диапазонах.
9. Индивидуальный электронный стетоскоп (RU 2316256) содержит акустический приемник, панель управления, блок микропроцессора, блок эталонных фонограмм и телефоны [24]. Индивидуальный электронный стетоскоп работает следующим образом. В соответствии с инструкцией по эксплуатации устройства пользователь (преимущественно не имеющий специальной медицинской подготовки) закрепляет на внешней поверхности своего тела элементы акустического приемника, а посредством панели управления устанавливает параметры режима работы акустического приемника и устанавливает соответствующую фонограмму микропроцессором из блока эталонных фонограмм. При этом в реальном времени в одном из телефонов прослушиваются звуковые проявления функционирования соответствующего внутреннего органа, а в другом телефоне звучит соответствующая индивидуальная фонограмма в норме. Синхронизация звучания обеспечивается связью блока микропроцессора с выходом акустического приемника. В случае превышения установленного допустимого отклонения параметров звучания от нормы микропроцессором формируется тревожный сигнал, поступающий в соответствующий телефон.
10. Устройство для аускультации (Патент RU 2062047) [42]. Устройство для аускультации, содержащее последовательно соединенные акустический датчик, электронный блок, снабженный фильтрами с частотой полосы пропускания, соответствующей диапазону частот шумов диагностируемых органов, и электроразъемами для подключения дополнительных головных телефонов и регистрирующих устройств и головные телефоны, отличающееся тем, что акустический датчик выполнен в виде приемника колебательного ускорения, подвешенного через амортизатор в корпусе датчика с возможностью выступания основания-аппликатора приемника на величину не более половины высоты приемника колебательного ускорения, а на основании-аппликаторе укреплены на опорах биморфные пьезоэлектрические элементы и электромагнитный экран.
11. Многоканальный электронный стетоскоп (Патент RU 2229843) [32]. Многоканальный электронный стетоскоп, содержащий акустический приемник, блок фильтров, регистратор, аналого-цифровой преобразователь, блок анализа и блок эталонных фонограмм, отличающийся тем, что в него введены блок управления, первый и второй блоки ключей, управляющие входы которых соединены с соответствующим выходом блока управления, акустический приемник и блок фильтров выполнены многоканальными и включены последовательно, причем их управляющие входы соединены с соответствующими выходами блока управления, аналого-цифровой преобразователь и блок анализа выполнены многоканальными и включены последовательно, причем выход блока фильтров через первый блок ключей подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, регистратор выполнен многоканальным и подключен к выходу первого блока ключей, блок эталонных фонограмм выполнен многоканальным, причем его управляющий вход соединен с соответствующим выходом блока управления, а выход через второй блок ключей подключен к другому входу блока анализа.
12. Электронно-акустический интерфейс для стетоскопа (RU 2355312) [55]. Электронно-акустический интерфейс для стетоскопа, выполненный с электронным и акустическим каналами, содержащий корпус, связанный с гибким трубчатым элементом для соединения с головкой стетоскопа, включающим первую трубку, и установленные в корпусе источник питания, последовательно соединенные микрофон, регулируемый усилитель и динамик, образующие с указанной трубкой электронный канал, при этом электронный и акустический каналы подключены соответственно к первому и второму выходам переключателя каналов, отличающийся тем, что в гибкий трубчатый элемент введена вторая трубка, образующая акустический канал, микрофон установлен в первой трубке гибкого трубчатого элемента, переключатель снабжен отверстием и регулировочным винтом, выполненными с возможностью изменения сечения отверстия при соединении с акустическим каналом через переключатель в электронном режиме работы, причем одни концы первой и второй трубок гибкого трубчатого элемента встроены в корпус, а другие концы выполнены с возможностью соединения с головкой стетоскопа пользователя. Регулируемый усилитель выполнен с электрическим линейным выходом для подключения внешних электронных устройств, в том числе записи и/или анализа звука.
Фундаментальное описание аппаратуры для исследования акустических характеристик легких, позволяющей решать проблемы разработки и применения специализированной акустической технологии приведено в работе [30].
Методы анализа акустического шума диагностики состояний легких
История перкуссии легких как основного аналитического метода исследования патологических состояний легких достаточно объемно представлена в работе [25] (до 2005 года), Ретроспективно, по данным 54 отечественных и зарубежных литературных, охватывающих почти двух вековую историю метода. Анализ работы доказывает необходимость применения современных компьютерным средств и достижений в области исскуственного интеллекта для проектирования и эксплуатации специализированных систем поддержки диагностических решений на основе результатов, достигнутых в технических приложениях (своеобразный «бумеранг» бионики).
Шумы лёгких – это звуковые явления, возникающие в связи с актом дыхания, называются дыхательными шумами (murmurarespiratoria). Различают основные и дополнительные, или побочные, дыхательные шумы. Вопросы аускультации легких достаточно подробно рассмотрены в работе [21] (в том числе, описаны нормальные и патологические основные дыхательные шумы). Классическое описание способов традиционной аускультации легких, легочных шумов и типов дыхания в норме и патологии приведено в работе [7].
Анализ существующих коллекций дыхательных шумов (ДШ) [6] показывает, что они различаются основными параметрами записи: частотой квантования по уровню и по времени, длительностью, методикой обработки, а также форматами сохранения. По каждому аускультативному феномену в коллекции обычно присутствует одна запись, что затрудняет оценку характеристик классов аускультативных феноменов.
В связи с этим, для решения проблемы автоматического анализа ЗД необходимо существенно расширить архив унифицированных записей паттернов (образцов) звуков дыхания и методику его расширения. При этом необходимо учитывать следующие требования к параметрам модели паттерна ДШ [2]: частота дискретизации для регистрирацииь аускультативных феномены в низкочастотном (до 5500 Гц) и высокочастотном (до 13000 Гц) диапазонах; разрядность аналого-цифрового преобразования акустической волны 16 бит. Это позволит анализировать акустическую волну с амплитудой менее 20 дБ; длительность паттерна 1,5сек
[1], [2]