Стетоскоп: история, устройство и применение

Введение

Медицинское устройство для аускультации

Стетоскоп – это медицинское устройство для аускультации, то есть прослушивания внутренних звуков тела животного или человека. Обычно он состоит из небольшого резонатора дискообразной формы, который прикладывается к коже, и одного или двух трубок, соединенных с двумя наушниками. Стетоскоп можно использовать для прослушивания звуков сердца, легких или кишечника, а также кровотока в артериях и венах. В сочетании с ручным сфигмоманометром он обычно применяется при измерении артериального давления. Реже используются "механические стетоскопы", оснащенные стержневыми головками, для прослушивания внутренних звуков машин (например, звуков и вибраций, издаваемых изношенными подшипниками), например, для диагностики неисправностей автомобильного двигателя путем прослушивания звуков его внутренних компонентов. Стетоскопы также могут применяться для проверки научных вакуумных камер на герметичность и для различных других задач акустического мониторинга малого масштаба. Стетоскоп, усиливающий звуки аускультации, называется фонедоскопом.

История

Стетоскоп был изобретен во Франции в 1816 году Рене Лаэннеком в больнице Некера для детей в Париже. Он состоял из деревянной трубки и был моноауральным. Лаеннек изобрел стетоскоп, потому что ему было неудобно прикладывать ухо непосредственно к груди женщины для прослушивания ее сердца. Он заметил, что свернутый лист бумаги, помещенный между грудью пациента и ухом, мог усиливать звуки сердца без необходимости физического контакта. Устройство Лаеннека было похоже на обычный слуховой рог, историческую форму слухового аппарата; фактически, его изобретение было почти неотличимо по конструкции и функции от рога, который обычно называли «микрофоном». Лаеннек назвал свое устройство «стетоскопом» (стето + скоп, «инструмент для исследования груди»), а его применение – «опосредованной аускультацией», поскольку это была аускультация с помощью инструмента, находящегося между телом пациента и ухом врача. (Сегодня термин «аускультация» обозначает любое подобное прослушивание, опосредованное или непосредственное.) Первым гибким стетоскопом мог быть бинауральный инструмент с сочленениями, описание которого в 1829 году было недостаточно четким. В 1840 году Голдинг Берд описал стетоскоп с гибкой трубкой, который он использовал. Берд первым опубликовал описание такого стетоскопа, но в своей статье отметил существование более ранней конструкции (которую он считал малополезной), которую он описал как «змеиный слуховой рог». Стетоскоп Берда имел одну наушницу. В 1851 году ирландский врач Артур Лиред изобрел бинауральный стетоскоп, а в 1852 году Джордж Филипп Камманн усовершенствовал конструкцию стетоскопа (использующего оба уха) для коммерческого производства, которая с тех пор стала стандартом. Камманн также написал фундаментальный труд по диагностике с помощью аускультации, которую сделал возможным усовершенствованный бинауральный стетоскоп. К 1873 году появились описания дифференциального стетоскопа, который можно было подключать к немного разным местам для создания легкого стереоэффекта, хотя он и не стал стандартным инструментом в клинической практике. Сомервилль Скотт Элисон описал свое изобретение стетофона в Королевском обществе в 1858 году; стетофон имел два отдельных резонатора, позволяя пользователю слышать и сравнивать звуки из двух разных мест. Это было использовано для проведения окончательных исследований бинаурального слуха и слуховой обработки, которые расширили знания о локализации звука и в конечном итоге привели к пониманию бинаурального синтеза. В 1940-х годах Раппапорт и Спраг разработали новый стетоскоп, который стал эталоном для оценки других стетоскопов, состоящий из двух сторон, одна из которых использовалась для дыхательной системы, а другая – для сердечно-сосудистой системы. Стетоскоп Раппапорта-Спрага позже производился компанией Hewlett Packard. Подразделение медицинских изделий HP было выделено в Agilent Technologies, Inc., где оно стало Agilent Healthcare. Agilent Healthcare была приобретена Philips, которая стала Philips Medical Systems, прежде чем оригинальный стетоскоп Rappaport Sprague в деревянном футляре стоимостью 300 долларов был окончательно снят с производства около 2004 года вместе с брендом Philips (произведенным компанией Andromed из Монреаля, Канада) моделью электронного стетоскопа. Стетоскоп модели Раппапорта-Спрага был тяжелым, коротким и имел устаревший вид, узнаваемый по двум большим независимым латексным резиновым трубкам, соединяющим открытую пружину с парой противоположных U-образных латунных трубок для ушей с двойной головкой. [[Файл:Ранние гибкие стетоскопы.jpg|мини|слева|Ранние гибкие стетоскопы. Инструмент Голдинга Берда слева, а стетофон – справа. В конце 1970-х годов 3M Littmann представила настраиваемую мембрану: очень твердую (G 10) мембрану из стеклоэпоксидной смолы с отлитой под давлением силиконовой гибкой акустической рамкой, которая позволяла увеличить ход мембраны по оси Z относительно плоскости зоны сбора звука. Сдвиг влево к более низкой резонансной частоте увеличивает громкость некоторых низкочастотных звуков из-за более длинных волн, распространяемых увеличенным ходом твердой мембраны, подвешенной в концентрической акустической рамке. И наоборот, ограничение хода мембраны путем плотного прижатия мембраны стетоскопа к анатомической области над интересующими физиологическими звуками, акустическая рамка также может использоваться для уменьшения хода мембраны в ответ на давление по оси "z". Это повышает частотную избирательность, укорачивая длину волны для аускультации более широкого диапазона физиологических звуков. В 1999 году Ричард Деслаурье запатентовал первый стетоскоп с подавлением внешнего шума, DRG Puretone. Он оснащен двумя параллельными каналами, содержащими две стальные катушки, которые рассеивали проникающий шум в виде не слышимой тепловой энергии. Стальная катушка «изоляция» добавляла 0,30 кг к каждому стетоскопу. В 2005 году диагностическое подразделение DRG было приобретено компанией TRIMLINE Medical Products.

The stethoscope was invented in France in 1816 by René Laennec at the Necker Enfants Malades Hospital in Paris. It consisted of a wooden tube and was monaural. Laennec invented the stethoscope because he was not comfortable placing his ear directly onto a woman's chest in order to listen to her heart. He observed that a rolled piece of paper, placed between the individual's chest and his ear, could amplify heart sounds without requiring physical contact. Laennec's device was similar to the common ear trumpet, a historical form of hearing aid; indeed, his invention was almost indistinguishable in structure and function from the trumpet, which was commonly called a "microphone". Laennec called his device the "stethoscope" (stetho + scope, "chest scope"), and he called its use "mediate auscultation", because it was auscultation with a tool intermediate between the individual's body and the physician's ear. (Today the word auscultation denotes all such listening, mediate or not.) The first flexible stethoscope of any sort may have been a binaural instrument with articulated joints not very clearly described in 1829. In 1840, Golding Bird described a stethoscope he had been using with a flexible tube. Bird was the first to publish a description of such a stethoscope, but he noted in his paper the prior existence of an earlier design (which he thought was of little utility) which he described as the snake ear trumpet. Bird's stethoscope had a single earpiece. In 1851, Irish physician Arthur Leared invented a binaural stethoscope, and in 1852, George Philip Cammann perfected the design of the stethoscope instrument (that used both ears) for commercial production, which has become the standard ever since. Cammann also wrote a major treatise on diagnosis by auscultation, which the refined binaural stethoscope made possible. By 1873, there were descriptions of a differential stethoscope that could connect to slightly different locations to create a slight stereo effect, though this did not become a standard tool in clinical practice. Somerville Scott Alison described his invention of the stethophone at the Royal Society in 1858; the stethophone had two separate bells, allowing the user to hear and compare sounds derived from two discrete locations. This was used to do definitive studies on binaural hearing and auditory processing that advanced knowledge of sound localization and eventually led to an understanding of binaural fusion. Rappaport and Sprague designed a new stethoscope in the 1940s, which became the standard by which other stethoscopes are measured, consisting of two sides, one of which is used for the respiratory system, the other for the cardiovascular system. The Rappaport Sprague was later made by Hewlett Packard. HP's medical products division was spun off as part of Agilent Technologies, Inc., where it became Agilent Healthcare. Agilent Healthcare was purchased by Philips which became Philips Medical Systems, before the walnut boxed, $300, original Rappaport Sprague stethoscope was finally abandoned ca. 2004, along with Philips' brand (manufactured by Andromed, of Montreal, Canada) electronic stethoscope model. The Rappaport Sprague model stethoscope was heavy and short with an antiquated appearance recognizable by their two large independent latex rubber tubes connecting an exposed leaf spring joined pair of opposing F shaped chrome plated brass binaural ear tubes with a dual head chest piece. [[File:Early flexible stethoscopes. jpg|thumb|left|Early flexible tube stethoscopes. Golding Bird's instrument is on the left. The instrument on the right is the stethophone. In the late 1970s, 3M Littmann introduced the tunable diaphragm: a very hard (G 10) glass epoxy resin diaphragm member with an overmolded silicone flexible acoustic surround which permitted increased excursion of the diaphragm member in a Z axis with respect to the plane of the sound collecting area. The left shift to a lower resonant frequency increases the volume of some low frequency sounds due to the longer waves propagated by the increased excursion of the hard diaphragm member suspended in the concentric accountic surround. Conversely, restricting excursion of the diaphragm by pressing the stethoscope diaphragm surface firmly against the anatomical area overlying the physiological sounds of interest, the acoustic surround could also be used to dampen excursion of the diaphragm in response to "z" axis pressure against a concentric fret. This raises the frequency bias by shortening the wavelength to auscultate a higher range of physiological sounds. In 1999, Richard Deslauriers patented the first external noise reducing stethoscope, the DRG Puretone. It featured two parallel lumens containing two steel coils which dissipated infiltrating noise as inaudible heat energy. The steel coil "insulation" added .30 lb to each stethoscope. In 2005, DRG's diagnostics division was acquired by TRIMLINE Medical Products.

Электронная

Электронный стетоскоп (или стетофон) преодолевает низкий уровень звука за счет электронного усиления звуков тела. Однако усиление контактных артефактов стетоскопа и ограничений полосы пропускания (порогов частотного отклика электронных микрофонов, предварительных усилителей, усилителей и динамиков стетоскопа) ограничивает общую эффективность электронно усиленных стетоскопов, усиливая звуки среднего диапазона, одновременно ослабляя высоко- и низкочастотные звуки. В настоящее время ряд компаний предлагают электронные стетоскопы. Электронные стетоскопы требуют преобразования акустических звуковых волн в электрические сигналы, которые затем могут быть усилены и обработаны для оптимального прослушивания. В отличие от акустических стетоскопов, основанных на единых физических принципах, преобразователи в электронных стетоскопах значительно различаются. Самый простой и наименее эффективный метод обнаружения звука – размещение микрофона в головке стетоскопа. Этот метод подвержен влиянию окружающего шума и устарел. Другой метод, используемый в стетоскопе Meditron компании Welch Allyn, предполагает размещение пьезоэлектрического кристалла на конце металлического стержня, нижняя часть которого контактирует с диафрагмой. Компания 3M также использует пьезоэлектрический кристалл, расположенный внутри пенопласта за толстой резиновой диафрагмой. В Thinklabs Rhythm 32 используется электромагнитная диафрагма с проводящей внутренней поверхностью, формирующая емкостной датчик. Эта диафрагма реагирует на звуковые волны, при этом изменения электрического поля заменяют изменения давления воздуха. Eko Core обеспечивает беспроводную передачу звуков сердца на смартфон или планшет. Eko Duo способен регистрировать электрокардиограммы и эхокардиограммы, что позволяет врачам проводить скрининг на такие состояния, как сердечная недостаточность, что невозможно при использовании традиционного стетоскопа. Поскольку звуки передаются в электронном виде, электронный стетоскоп может быть беспроводным устройством, устройством записи, а также обеспечивать шумоподавление, усиление сигнала и визуальный и звуковой вывод. Около 2001 года компания Stethographics представила программное обеспечение для ПК, которое позволяло генерировать фонокардиограмму – графическое представление кардиологических и пульмонологических звуков – и интерпретировать ее с помощью соответствующих алгоритмов. Все эти функции полезны для телемедицины (удаленной диагностики) и обучения. Электронные стетоскопы также используются с программами компьютерной аускультации для анализа записанных звуков сердца, выявления патологических или невинных шумов.

thumb|Electronic stethoscopeAn electronic stethoscope (or stethophone) overcomes the low sound levels by electronically amplifying body sounds. However, amplification of stethoscope contact artifacts, and component cutoffs (frequency response thresholds of electronic stethoscope microphones, pre amps, amps, and speakers) limit electronically amplified stethoscopes' overall utility by amplifying mid range sounds, while simultaneously attenuating high and low frequency range sounds. Currently, a number of companies offer electronic stethoscopes. Electronic stethoscopes require conversion of acoustic sound waves to electrical signals which can then be amplified and processed for optimal listening. Unlike acoustic stethoscopes, which are all based on the same physics, transducers in electronic stethoscopes vary widely. The simplest and least effective method of sound detection is achieved by placing a microphone in the chestpiece. This method suffers from ambient noise interference and has fallen out of favor. Another method, used in Welch Allyn's Meditron stethoscope, comprises placement of a piezoelectric crystal at the head of a metal shaft, the bottom of the shaft making contact with a diaphragm. 3M also uses a piezo electric crystal placed within foam behind a thick rubber like diaphragm. The Thinklabs' Rhythm 32 uses an electromagnetic diaphragm with a conductive inner surface to form a capacitive sensor. This diaphragm responds to sound waves, with changes in an electric field replacing changes in air pressure. The Eko Core enables wireless transmission of heart sounds to a smartphone or tablet. The Eko Duo can take electrocardiograms as well as echocardiograms. This enables clinicians to screen for conditions such as heart failure, which would not be possible with a traditional stethoscope. Because the sounds are transmitted electronically, an electronic stethoscope can be a wireless device, can be a recording device, and can provide noise reduction, signal enhancement, and both visual and audio output. Around 2001, Stethographics introduced PC based software which enabled a phonocardiograph, graphic representation of cardiologic and pulmonologic sounds to be generated, and interpreted according to related algorithms. All of these features are helpful for purposes of telemedicine (remote diagnosis) and teaching. Electronic stethoscopes are also used with computer aided auscultation programs to analyze the recorded heart sounds pathological or innocent heart murmurs.

Фетос

150px|right|thumb|Рог Пинара, используемый медсестрой резерва армии США в Уганде

Фетальный стетоскоп, или фетоскоп – это акустический стетоскоп в форме слуховой трубы. Он прикладывается к животу беременной женщины для прослушивания сердцебиения плода. Фетальный стетоскоп также известен как рог Пинара, в честь французского акушера Адольфа Пинара (1844–1934).

Допплер

Допплеровский стетоскоп – это электронное устройство, измеряющее эффект Доплера ультразвуковых волн, отраженных от органов внутри тела. Движение определяется по изменению частоты отраженных волн, вызванному эффектом Доплера. Таким образом, допплеровский стетоскоп особенно хорошо подходит для исследования движущихся объектов, таких как бьющееся сердце. Недавно было показано, что непрерывная допплеровская аускультация позволяет выслушивать движения клапанов и звуки кровотока, которые не удается обнаружить при аускультации сердца обычным стетоскопом у взрослых. Чувствительность допплеровской аускультации при выявлении аортальной регургитации составила 84%, в то время как при классической аускультации – 58%. Более того, допплеровская аускультация оказалась более эффективной в обнаружении нарушений расслабления желудочков. Поскольку физические принципы допплеровской и классической аускультации различны, предполагается, что оба метода могут взаимодополнять друг друга. Недавно разработан специализированный допплеровский стетоскоп с повышенной помехоустойчивостью для аускультации пациентов в шумной обстановке (до 110 дБ).

Пищеводный

До 1960-х годов эзофагеальный стетоскоп был частью стандартного внутриоперационного мониторинга.

Ушные аппараты

У стетоскопов обычно есть резиновые амбушюры, которые обеспечивают комфорт и плотное прилегание к ушам, улучшая акустические свойства прибора. Стетоскопы можно модифицировать, заменив стандартные амбушюры на индивидуально изготовленные, что повышает комфорт и качество передачи звука. Индивидуально изготовленные амбушюры могут быть сделаны аудиологом по слепку или пользователем стетоскопа из готового набора.