Фонокардиография

Фонокардиография (ФКГ; от др.-греч. φωνή — звук, καρδία — сердце, γράφω — пишу) — это метод графической регистрации звуковых явлений, возникающих в результате деятельности сердца (тонов и шумов). Является одним из инструментальных методов функциональной диагностики в кардиологии, позволяющим документировать и анализировать акустические проявления работы сердечно-сосудистой системы. Фонокардиограмма (также называемая фонокардиограммой) представляет собой кривую, отражающую амплитуду и частоту звуковых колебаний, синхронизированную с электрокардиограммой (ЭКГ) или другими физиологическими сигналами.

История

Истоки фонокардиографии восходят к изобретению фонендоскопа Рене Лаэннеком в 1816 году, который впервые позволил врачам систематически выслушивать звуки сердца (аускультация). Однако субъективность аускультации — зависимость от слуха, опыта и интерпретации врача — стимулировала поиск объективных методов регистрации.

Первые попытки графической записи сердечных звуков предпринимались в конце XIX века. В 1875 году немецкий физиолог Карл Людвиг и его ученик Иоганн Филипп Гесс описали устройство для записи пульса и сердечных тонов. В 1894 году немецкий врач Вильгельм Эйнтховен (создатель ЭКГ) разработал капиллярный электрометр, который мог регистрировать и звуковые колебания. Однако практическое развитие метод получил в начале XX века с появлением более чувствительных микрофонов и осциллографов.

В 1907 году русский хирург и физиолог Николай Сергеевич Коротков (известный изобретением метода измерения артериального давления) предложил метод регистрации звуков сердца с помощью фонендоскопа и мембраны, соединённой с записывающим устройством. В 1910-х годах американский врач Уильям Эйнтховен и его коллеги усовершенствовали технику, синхронизируя запись с ЭКГ.

В 1930-х годах в СССР и за рубежом началось внедрение фонокардиографии в клиническую практику. В 1940-х годах советские учёные, в частности А.Л. Мясников и В.Х. Василенко, разработали классификации сердечных шумов и тонов на основе ФКГ. В 1950-1960-х годах с развитием электроники появились многоканальные фонокардиографы, позволяющие записывать звуки одновременно в нескольких точках грудной клетки.

С 1970-х годов, с внедрением ультразвуковой диагностики (эхокардиографии), роль фонокардиографии как основного метода оценки звуков сердца снизилась. Однако ФКГ сохранила значение как вспомогательный метод для документирования аускультативных данных, обучения студентов и в научных исследованиях.

Методология

Принцип регистрации

Фонокардиография основана на преобразовании механических звуковых колебаний, возникающих при работе сердца, в электрические сигналы. Процесс включает несколько этапов:

1. Улавливание звука: используется специальный датчик — микрофон (пьезоэлектрический, конденсаторный или динамический), который прикладывается к определённым точкам грудной клетки. Датчик должен плотно прилегать к коже для минимизации воздушной прослойки.
2. Усиление и фильтрация: сигнал от микрофона усиливается и пропускается через частотные фильтры. Это позволяет выделить низкочастотные (тоны сердца) и высокочастотные (шумы) компоненты. Типичные полосы пропускания: низкочастотный канал (20–100 Гц), среднечастотный (100–400 Гц) и высокочастотный (400–1000 Гц).
3. Запись: очищенный и усиленный сигнал подаётся на регистрирующее устройство (самописец, термопринтер или цифровой компьютер). Запись ведётся на бумажную ленту или в цифровой файл.
4. Синхронизация: для точной привязки звуковых явлений к фазам сердечного цикла ФКГ обычно записывают одновременно с ЭКГ (обычно II стандартное отведение). Иногда добавляют запись сфигмограммы (пульса) или фонокардиограммы с других точек.

Точки регистрации

Стандартные точки аускультации сердца, используемые в ФКГ, соответствуют проекциям клапанов на грудную стенку:

• Верхушка сердца (5-е межреберье по левой срединно-ключичной линии) — точка наилучшего выслушивания митрального клапана.
• Второе межреберье справа от грудины — точка аортального клапана.
• Второе межреберье слева от грудины — точка лёгочного ствола (клапана лёгочной артерии).
• Место прикрепления мечевидного отростка к грудине (4-е межреберье слева) — точка трикуспидального клапана.
• Точка Боткина-Эрба (3-е межреберье слева от грудины) — дополнительная точка для выслушивания аортальных шумов.

Виды фонокардиографов

• Аналоговые (электромеханические): записывают сигнал на бумажную ленту с помощью пера или чернил. Исторически использовались до 1990-х годов.
• Цифровые: преобразуют аналоговый сигнал в цифровой код, позволяя хранить, обрабатывать и анализировать данные на компьютере. Современные цифровые фонокардиографы часто интегрированы в многофункциональные диагностические комплексы.

Анализ фонокардиограммы

Фонокардиограмма содержит несколько типов волн, соответствующих различным звуковым явлениям.

Тоны сердца

• I тон (систолический): возникает в начале систолы желудочков, при закрытии митрального и трикуспидального клапанов. На ФКГ представлен серией низкочастотных колебаний (амплитуда 10–30 мм, частота 30–150 Гц). Длительность 0,08–0,15 с.
• II тон (диастолический): возникает в начале диастолы, при закрытии аортального и лёгочного клапанов. На ФКГ — более короткая и высокочастотная серия колебаний (амплитуда 5–15 мм, частота 50–200 Гц). Длительность 0,06–0,12 с.
• III тон (физиологический): низкочастотный, слабый, регистрируется у детей и молодых людей в начале диастолы, связан с быстрым наполнением желудочков. На ФКГ — низкоамплитудные колебания (до 5 мм).
• IV тон (предсердный): возникает в конце диастолы, при сокращении предсердий. У здоровых взрослых обычно не регистрируется; его появление может указывать на патологию.

Шумы сердца

Шумы — это звуковые колебания, возникающие при турбулентном потоке крови через суженные или негерметичные клапаны, а также при дефектах перегородок сердца. На ФКГ шумы выглядят как более или менее продолжительные колебания, занимающие интервал между тонами. Анализируются:

• Локализация (систолический, диастолический, непрерывный).
• Форма (нарастающий, убывающий, ромбовидный, веретенообразный).
• Интенсивность (амплитуда).
• Частотная характеристика (низко-, средне- или высокочастотный).
• Связь с тонами (например, щелчок открытия митрального клапана при стенозе).

Дополнительные феномены

• Щелчки (клики) — короткие высокочастотные звуки, например, при пролапсе митрального клапана.
• Ритм галопа — трёхчленный ритм, возникающий при патологических III или IV тонах.
• Шум трения перикарда — при перикардите, имеет характер «скребущего» звука.

Применение

Клиническая диагностика

Фонокардиография используется для:

• Объективизации аускультативных данных: позволяет документировать звуки сердца, которые врач слышит через стетоскоп, и сравнивать их в динамике.
• Диагностики пороков сердца: особенно полезна при стенозах (сужениях) и недостаточности клапанов, а также при врождённых пороках (например, дефект межжелудочковой перегородки, открытый артериальный проток).
• Оценки тяжести поражения: амплитуда и длительность шумов могут коррелировать со степенью стеноза или регургитации.
• Выявления скрытых звуковых феноменов: например, III или IV тонов, которые могут быть не слышны при аускультации из-за низкой громкости.
• Мониторинга после операций на сердце: для оценки эффективности протезирования клапанов или пластики.

Обучение и научные исследования

• Обучение студентов-медиков и врачей: ФКГ позволяет наглядно демонстрировать звуковые паттерны, связывая их с анатомией и физиологией сердца.
• Разработка алгоритмов автоматического анализа: на основе цифровых ФКГ создаются системы компьютерной диагностики, способные распознавать патологические шумы.
• Исследования физиологии кровообращения: ФКГ используется для изучения влияния физической нагрузки, лекарственных препаратов и других факторов на звуки сердца.

Ограничения и недостатки

• Низкая специфичность: многие шумы могут быть вызваны как органическими, так и функциональными причинами (например, анемия, лихорадка). ФКГ не позволяет однозначно отличить функциональный шум от органического без дополнительных данных.
• Технические артефакты: шумы от дыхания, движения пациента, мышечных сокращений, а также внешние помехи могут искажать запись.
• Вытеснение эхокардиографией: эхокардиография (УЗИ сердца) предоставляет гораздо более полную информацию о структуре и функции сердца, включая визуализацию клапанов, камер и кровотока. ФКГ практически не используется как самостоятельный метод диагностики, уступая место эхокардиографии.
• Субъективность интерпретации: хотя ФКГ объективна в записи, анализ формы и амплитуды волн остаётся в значительной степени субъективным и зависит от опыта врача.

Современное состояние

В современной клинической практике фонокардиография утратила роль рутинного метода диагностики. Её применение ограничено:

• В кардиологии: как вспомогательный метод при обучении, в научных исследованиях, а также в некоторых специализированных центрах для документирования аускультативной картины.
• В педиатрии: для скрининга врождённых пороков сердца у новорождённых и детей раннего возраста, где ФКГ может быть более доступна, чем эхокардиография.
• В телемедицине: цифровые фонокардиографы используются для дистанционного мониторинга пациентов с хронической сердечной недостаточностью или после операций.
• В разработке носимых устройств: современные смартфоны и фитнес-трекеры могут записывать звуки сердца с помощью встроенных микрофонов, что открывает перспективы для массового скрининга (например, для выявления мерцательной аритмии или шумов).

Источники

1. Кардиология: национальное руководство / под ред. Е.В. Шляхто. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019.
2. Функциональная диагностика в кардиологии / под ред. В.Н. Коваленко. — М.: Медицина, 2005.
3. Аускультация и фонокардиография сердца / А.Л. Мясников, В.Х. Василенко. — М.: Медгиз, 1954.
4. Клиническая фонокардиография / В.И. Маколкин, В.А. Сулимов. — М.: Медицина, 1987.
5. Основы медицинской физики / под ред. В.И. Козлова. — М.: Физматлит, 2010.
6. Современные методы функциональной диагностики сердечно-сосудистой системы / под ред. А.Г. Овчинникова. — М.: Медицина, 2015.