1.3. Анализ нормальной фонокардиограммы
Анализ начинают с определения ритма и частоты сердечных сокращений по электрокардиограмме в трех стандартных отведениях. Кроме определения числа сердечных сокращений в минуту, устанавливают различные нарушения электрической активности сердечной мышцы, которые в ряде случаев сопровождается нарушениями в механической работе сердца.
Анализ кривых, зарегистрированных с разных точек позволяет в том же порядке, в котором эти кривые были записаны. При наличии синхронной записи различных частот из одного отведения необходима сравнительная оценка всех кривых. Такую оценку труднее произвести при последовательной съемке отдельных частотных диапазонов. Нормальный фонокардиосигнал (ФКС) состоит из постоянно присутствующих I и II тонов сердца и интервалов между ними. К непостоянным могут быть отнесены III, IV, V тоны, возникающие в диастоле; IV и V тоны встречаются крайне редко и большого практического значения не имеют. ФКС первого и второго тонов сердца показан на рисунке 2.
При определении характера тонов сердца учитывают интенсивность тонов, время их появления, продолжительность и частотный состав.
Интенсивность тонов сердца определяется условно по амплитуде их наибольшей осцилляции. Интенсивность II тона всегда ниже. Отношение амплитуды осцилляции I тона к амплитуде II тона составляет примерно3:2. Амплитуда колебании III тона, как правило, невелика и равна 0,2...0,25 величины максимальной амплитуды II тона. Тоны IV и V представлены 2...3 низкочастотными осцилляциями, амплитуда которых непостоянна, но ниже амплитуды II тона.
Рис.2. I и II тоны фонокардиограммы здорового человека
Первые колебания I тона появляются через 0,04—0,05 секунды после зубца Q электрокардиограммы. Если зубец Q отсутствует или нечетко выражен, опорным пунктом для определения времени появления I тона служит зубец R. Можно искусственно увеличить вольтаж электрокардиограммы, когда он резко снижен и это затрудняет возможность проведения анализа. Такое произвольное увеличение отмечается контрольным милливольтом. Расстояние от начала зубца Q (или R) электрокардиограммы до начала I тона известно в литературе как интервал Q-I и в норме составляет 0,02—0,05 секунды. При определении интервала Q-I нередко возникают трудности, связанные с определением начала I тона. В этих случаях за начало I тона условно принимают вторую и третью осцилляцию, предшествующую максимальной.
Начало II тона совпадает с моментом перехода зубца в изоэлектрическую линию или отстает от него на 0,02...0,04 секунды; III сердечный тон следует через 0,11...0,18 секунды после начала II тона. При чтении фонокардиограммы практически здорового ребенка, помимо учащенного ритма сердечных сокращений, примерно в 90% случаев отмечается систолический шум. Чаще систолический шум фиксируется над верхушкой сердца, имеет непостоянный характер, интенсивность и продолжительность.
1.4. Датчики для съема фонокардиосигнала
Датчики, работающие в слышимом диапазоне, обычно называются микрофонами. Однако это название может употребляться и для детекторов ультразвуковых и инфразвуковых волн. По существу, микрофон является датчиком давления, приспособленным для преобразования звуковых волн в широком спектральном диапазоне, из которого обычно исключены очень низкие частоты (ниже нескольких герц). Микрофоны обычно характеризуются: чувствительностью, направленностью, полосой частот, динамическим диапазоном, размерами, стоимостью и т.д. Для работы в разных средах используются различные конструкции акустических датчиков. Например, для детектирования волн в воздухе или вибрации в твердых телах применяются микрофоны, а для работы в жидкой среде - гидрофоны (приставка «гидро» произошла от греческого названия мифологической водяной змеи Гидры).
Основное отличие между обычным датчиком давления и акустическим преобразователем заключается в том, что последнему не приходится измерять постоянное или очень медленно меняющееся давление. Его рабочий частотный диапазон начинается с нескольких герц (иногда с десятков миллигерц), а заканчивается в районе нескольких мегагерц для ультразвуковых датчиков, и даже нескольких гигагерц для устройств, реализованных на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
Поскольку акустические волны являются механическими волнами, любой микрофон или гидрофон имеет ту же основную структуру, что и датчик давления: в его состав входит диафрагма и преобразователь перемещений, преобразующий отклонение диафрагмы в электрический сигнал. Поэтому все акустические преобразователи отличаются только конструкцией этих двух компонентов. Хотя некоторые из них могут также включать дополнительные компоненты, такие как звукопоглотители, фокусирующие отражатели или линзы и т.д. рассмотрим чувствительные элементы некоторых наиболее интересных акустических датчиков.