CC BY
5
Visnyk N'l'UU KP1 Seriia Radiolekhnika tiadioaparatobuduummia, "2020, Iss. 80, pp. 73—78
УДК 534.6:7
Передавання звуюв серця засобами
аускультаци
Сторчун 6. В., Яковеико 6. /., Смердова Т. А.
Нацшиалышй ушворситот "Лызшська иолггохшка" E-mail: yevh-eniia.i.yakovenko&l-pnu.ua
У статт! наведено результата досл1джеппя амшитудпо частотннх характеристик електроппого стетоскопа/фонендоскопа 3i звукопротмдпою трубкою в д!апазош частот (50 400) Гц. до якого за р1зпими оцшкамн палежнть спектр II топу серця людипи. Моделюваш1я проведено з урахуваппям мехашчпого 1мпедапсу дшяпкн трудно! кл!тки людрши. 3 метою узагальпеппя результате. па в1дмпгу в!д зопи реестрацп II топу, було обрапо дшяпку. розташовапу в четвертому м!жреберпому пром!жку вздовж право! середпьо! ключпчпо! лпи! з в!домимп параметрами. Мехашчпий 1мпедапс дшяпки. за дапимп вим1рювапь. штерпретувався системою посл!довпо з'едпапих елемептав 1з зосереджмшми параметрами: пружшстю, опором тертя та коливалыюю масото. Onip тертя визпачався за мпимумом модуля 1мпедапсу. пружшсть за розм!ром остаппього па пизьких частотах (50 Гц), а коливальпа маса па високих частотах (1000 Гц). Стетоскоп/фопецдоскоп моделювалися елемептами з зосереджмшми та розподглепими параметрами. Жорстшсть мембраш1 фонендоскопа визпачалася шляхом експеримеп-талышх вим1рювань. а частота резонансу обчислепь. Звукопров1дпа трубка моделювалася системою з розподшепими параметрами. Було прийпято. що мехашчпий 1мпедапс паваптажеппя звукопров1дпо! трубки в досл!джувапому д!апазош частот мав пружпий характер, зауваживши частотпий д!апазоп мшрофопа. На пизьких частотах вх1дпий 1мпедапс фонендоскопа переважав пор1впяпо з! стетоскопом. Для жорсткоста мембрапи м!крофопа бшьше 103 Н/м у дооиджепому д!апазош частот ¡спують смуги ¡з зпач1шм переважаипям 1мпедапсу дшяпки т!ла людрши чи засобу аускультаци звушв серця. У першому випадку система передач! звук!в серця фупкцюпуе в режим! задапого тиску. другому коливалыго! швидкоста. У випадку задапого тиску передававши фупкцп стетоскопа i фонендоскопа в1др1зпяються. задано! коливалыго! швидкост! под!бш. В смутах частот, в яких засобп аускультаци фупкцгопували в режим! задано! коливалыго! швндкость спостер!галося послаблешш звук!в. а задапого тиску пезпачпе шдсплеппя.
Клюноог слова: аускультац1я звук!в серця. другий топ серця. електрошшй стетоскоп/фопецдоскоп. звукопров!дпа трубка, мехашчпий 1мпедапс дшяпкп т!ла людипи
DOI: 10.20535/RADAP.2020.80.73-78
Вступ
Ввдсуш результата чисолышх дослщжонь характеристик олоктронних стетоскошв. зокрема. [1 3]. Подальшого розвитку область застосування цих застряв иабула в робот [4]. до авторами запропоновано методику оцшки показнишв артор1алыгого тиску кров1 людини за результатами аналоу II тону звушв серця. 1х передача иередбачеиа за допомогою части-ии стетоскопа, поротвороння в електричиий сигнал вбудоваиого в трубку звукопроводу мпиатюрного мшрофона (рис. 1). а обробка сигналу та його вщ-ображення засобами смартфона. Автори. зокрема. висловили думку гцодо шдсилоння стетоскопом зву-шв серця.
1 Мета роботи
Метою роботи було дослщжоння передавально! функщ1 запропоновано1 структури свосрвдного стетоскопа [4] заложно ввд 1мподансу бкюб'екта. характеристик його оломонтв та навантаження.
2 Основна частина
Дослщжоння виконувалося методом олоктроаку-стичних аналоий на основ1 модат (рис. 1).
На рис. : Zt, — мехашчш 1мпеданси дь
лянки поворхш тша людини. приведений до входу трубки та мшрофона, ввдповвдпо; Б,а - площа перетину воронки та трубки стетоскопа; V - об'ем воронки; Ь - довжна трубки; щ, щ, 1/ь - коливальпа швидккть на вход1 стетоскопа, трубки та навантаженш; - сила на вход1 стетоскопа.
74
Сторчуи (?. В., Якошшко (?. 1., Смордова Т. Л.
lii
Напрямок поширення сигналу
Zl
Vl
Дiлянка поверхш тiла людини
Рис. 1. Модель поширення сигналу.
Щодо поширення коливань трубкою було прийнято вщеутшеть теилообмшу з1 стшкою (1зо-ляцпший матср1ал) та 11 велика жорстшсть (мат значения коливань тиску). За характеристиками повиря для нормалышх умов та радоусом трубки (2,5-10-3м), остання належить до «широких». Ошр тертя на одиницю довжини та плопц перетину трубки К\ було ирийнято у вигляд1 К\ = (го -радоус трубки; р, р - густина та динаьйчна в'язшеть иовиря; ш = / - частота) [ ]. Коефщент затухания а визначався виразом:
*М _
У
рш 2рг"2с2''
Z\(w) _ аре
Кь + jwapc ■ th(r/L) Kl th(r/L) + ju>apc
Onip акустично! головки Z2(u) (рис. ) ощ-
иювався виразом Z2(u) _
_ рс S2
де V
системи стетоскопа Z3(u) визначався залежшетю (рис. 1):
Zs(u) _
fyZx(w) ■ Z2(u) f Zx(u) + Z2(u)'
де: p - коефшдент динашчно! в'язкоста повиря, р - густина иовиря, с - швидшеть поширення звуку повирям.
Фазова постпша оцпиовалася виразом k\J 1 + р/(Anr^pf) , значения яко! дор1внювало ~ k(k _ ш/с). Постшна поширення була прпйнята у вигляд1 ^ _ а ^ j — .
Оцшки доапазону частот II тону серцевпх звушв значно вщлзняються у pi3iinx автор1в. За дани-ми [4] доапазон становить (20 650) Гц (на pinui 0.1 по амшптуш), iiimi оцшки знаходяться в межах: (70 150) Гц ¡61, (20 150) Гц [7], (150 200) Гц [8], (70 150) Гц [9]. Дослвдження проводилося в д1апа-30iii частот (50 400) Гц. розм1р нижньем гранищ обумовлеиий результатами втпрювання 1мподансу дшянок поворхш груднем юптки людини [10].
Вхвдний onip мшрофона, як запропоновано в робот! [ ], Zl (рис. ) моделювався його пружною складовою, зауваживши частотш д1апазони досль джеиня та робочий доапазон мшрофона (зокрема, типу «Sony ЕСМ-155»), а саме - (—jKь/и).
Вхвдний onip трубки Z1(ш) (рис. ) визначався за сшввщношонням:
Фонендоскоп вщлзняеться наявшетю на вход1 мембрани, його вхвдний ошр Z0 (и) буде дор1внюва-тн Z0(ш) = (^) + ^(ш), де (и) - ошр мембрани.
Мембрани фонендоскошв виготовляють з рь зних матор1атв, зокрема. склотканини, епоксидного скловолокна тогцо. Для подальшого доелвдження було обрано склотканину з настуиними характеристиками: модуль пружносп Е = ЗОГПа, густина р\ = 1,9^ 103 кг/м3, коефщент Пуассона р\ = 0,25 [11]. Розьйри мембрани: доаметр 3540-3м, товщи-на 0,2540-3м. Частота резонансу тако! мембрани у вииадку 11 защемления становить ^2350 Гц, а для оперто! близько 1140 Гц. У частотному доапазош доелвдження (50 400) Гц, 1миоданс мембрани ложна вважати пружним (частота резонансу бшыпо 1140 Гц). Жорстшсть мембрани Км, за експеримен-тальними даними, становила (3900 ± 500) Н/м для плопц прикладання сили 740-4 м2 (фонендоскоп ф1рми «писгоН£е»).
Вх1дний оп1р фонендоскопа Z0(ш) визначався сшввщношенням:
го(ш) = + Zз(ш).
У робоп досл1джувалася заложшеть характеристик стетоскопа/фонендоскопа (рис. 1) ввд довжини трубки Ь, ^^етения Кь змшювалися в д1апазои1 (10^ 10^) Н/м, об'ем воронки V = 10-6 м3, а 1нш1 параметри вщповщно виробу ф1рми «писгоН£е».
За результатами дослщження, вхадний 1мпеданс заложить ввд параметр1в слсмсппв структури 1 не заложить в1д К^ у наведеному д1апазон1 значень. Розультати прошюстровано частотною залежшетю вхщних 1мпеданс1в стетоскопа Z3(ш) та фонендоскопа ^о(ш) на рис. , де: довжина трубки Ь = 0,5м, д1аметр трубки 5• 10-3 м, воронки 35^10-3 м, а жорс-ткшть навантаження К^ = 104 Н/м.
^ 40
а'
§ 30
■И 20
^ 10
\ \ \ \
L 1 \ 1 \
\ \ \ Ч I | ft ft \
\ / VV ft ft it ft \Zph 1
\ \ \ ч > \ \/ i
100 200 300 Частота, Гц
400
об'ем головки. Приведений до входу onip акустично!
Рис. 2. Заложшеть модуля вхвдних 1мпедаие1в стетоскопа та фонендоскопа ввд частоти.
о
L
Породавашш звуюв сордя засобами аускультаци
75
Наведеш даш сввдчать про суттбта вцщишоси 1миоданав засоГяв аускультаци в нижнш частиш розглянутого спектру частот.
Мохашчний 1миоданс дшянок поворхш трудно! юптки значною м1рою заложить ввд анатохйчних особливостой людини. Для шюстрацп його впливу на функцюнування засоб1в аускультаци було обрано дшянку, розташовану в четвертому мЬкроборному прохйжку вздовж право! середньо! ключично! ль нп (4ПСК), характеристики мохашчного 1мпедансу яко1 ввдохй [10]. Виб1р названо! зони зумовлений на-ступними хйркуваннями. Реестрашя звушв II тону сорця ввдбуваеться в наближсно! до грудини зош, що вщлзняеться бшыним значениям мохашчного 1миедансу, суттево залежним ввд поверхневого про-шарку м'яких тканин. Наведеш в стати [10] даш були отримаш на обмсженш виборш молодих во-лонтер1в чолов1чо1 стаи з тонким поверхновим иро-шарком м'яких тканин, а виб1р зони 4ПСК дещо узагалыиое результата моделювання. Зважаючи на обможений частотний д1апазон даного дослщжсння, мохашчний ошр дшянки тша людини на плонц контакту з1 стетоскопом/фонендоскопом моделювався комплексним 1мпедансом Zt(ш), якпй складався з постдовно з'еднаних опор1в пружносп Кг, коливально! масп тг та тертя
К.
8 40
•I I
:с
1 1 1= Ь= 0,4 0,5 м / м А
1 1 . 4 \ * Ь= 0,3 м Г£2 у- ш / Д
1 |^,.''
■ 1 ■ . ' * * л
100 200 300
Частота, 1 г/
400
Рис. 3. Частотна залежшеть модушв 1мподансу стетоскопа г3(/) для р1зних довжин трубки звукопро-воду та дшянки трудно!' клики людини Zt(f)
У режим1 задано! коливально! швидкосп стетоскоп 1 фонендоскоп описуються однаково! переда-вальною функщею у(/) (рис. ):
Ч>(1)
М1) = 5 ЫЛ &
)
ад) + % ■ ад)
Кь(/)Бк(ф) + з2парс/СЦф)'
(1)
Zt(ш) = ---+ Кг + ¿штг.
Така штерпреташя вщтворюе яшений характер частотно! залежносп Zt(ш). Значения параметр1в Zt(ш) були отримаш на основ1 усереднених даних роботи [10]. яш ввдповвдають контактнш поворхш доаметром 1,540-2м (сила притискання 1мпедан-сно! головки до тша 1,5 Н: Кг ~ 2304 Н/м, Щ ~ 4,37 Нс/м, тг ~ 1340-4кг. В дослщжепш наведеш значения параметр1в иерераховувалися на дшянку тша доаметром 3,5■Ю-2 м.
На рис. 3 прошюстровано сшввщношення мо-ду.шв 1мпеданав зазначено! дшянки трудно! юптки людини Zt(f) та вхвдного опору стетоскопа Z3(f) в залежносп ввд довжини трубки, ппш параметри мали наступш значения: а = 240-5м2, У= 10-^ м3, Кь= 104Н/м(рис. ).
1з даних (рис. 3) можна зробити висновок про наявшеть в дослщжуваному д1аиазош частот смуг, в яких структура (рис. 1) буде функцюнувати в режим1 задано! коливально! швидкосп щ або задано! сили Р0 (тиску Р0). Зокрема, в доапазош ~ (140 - 230) Гц стетоскоп буде функщонувати в режим1 задано! коливально! швидкоста щ, а в д1а-пазош ~ (300-340) Гц - задано! сил и (тиску Р0). При довжпи трубки 0,3 м режим задано! коливально! швидкосп буде роатзовано в доапазош частот ~ (250-330) Гц.
В доапазош частот (140-230) Гц модуль <р(/) залежить в1д Кь 1 зростае з частотою. На частот 230Гц вш становить ^^08 (Кь= 105Н/м). Зменшення К^ впклнкае зростання модуля ( ): (Кь=10^^^ та ^8 (Кь=103 Н/м). При довжиш трубки 0,3 м тос1^(/) в доапазош частот (250 330) Гц також зростае з частотою 1 на верхшй гранищ становить: ~0,01 (Кь=, (Кь
= 104 Н/м) та ~ 1 (Кь=103 Н/м). Для реальних зна-чень К^ в зазначених д1аиазонах частот буде сио-стеркатися послабления звук1в II тону серця.
У режим1 задано! енлп Р0 (тиску Р0) (рис. ) передавали» функщя стетоскопа 'фя = Р^/Р0 ви-значаеться виразом:
фз(!)
Кь
КьСк(г!Ь) + з2парс/8И,(ф)'' а фонендоскопа фрЪ -
(2)
£2
ФРШ ) = -2 ■
2
)^2(/)
I2 ^1(/)^2 (/) + ^ (ад) + ад))
_Кь_
КьСЬ^Ъ) + з2ъарс!Зк(<пЪ)'
(3)
У цьому рожихй амплиудно частотна характеристика стетоскопа та фонендоскопа в д1апазош частот (300-340) Гц (рис. , ^^м, Кь=104Н/м) показана на рис. 4.
76
Сторчуи G. В., Яковеико С. 1., Смердова Т. Л.
•è
а. й л
•I
1.1
1.05
£
5 0.9:
^ ФрЬ Фв /
300
310 320 330 340
Частота, Гц
Рис. 4. Амшптудно - частотна характеристика стетоскопа /фонендоскопа
У даному доапазош частот будо спосторЬатися деяке шдсилення звушв стетоскопом та шдсилення i послабления фонендоскопом. У доапазош Кь (103 -105) Н/м модууп ( ) i ( ) зазпають незначних змш за величиною.
В inniiix частотних смугах i3 д1аиазону (50 400) Гц. за умови реестращ!' II тону звушв серця в аналопчшй за характеристиками 30iii 4ПСК, немас шдстав очжувати суттсвого шдсилення звушв серця стетоскопом, як вважають автори [4]. Цей висно-вок можна зробитп на шдстав1 ввдсутносп суттсвого шдсилення звушв II тону серця в граничних умовах щодо функцюнування засоб1в аускультащ!'.
Висновки
Обмежешсть статистичних даних щодо акусти-чних (мохашчних) властивостей иоверхневих дшя-нок груднсм юптки людини уможливлюс пороважно якюш висновки стосовно результате ресстращ! зву-шв серця засобами аускультащ!.
В конструкщ1 електронного стетоскопа/фонендоскопа (рис. 1) передача звушв II тону серця чутлпва до характеристик джерела сигналу. иарамотр1в акустичних \ мохашчних елементав системи та навантажоння (вхщного 1мпедансу мшрофона).
Особливосп передач! сигналу звукопроводом ви-значають формувания частотних смуг. в яких за-соби аускультащ! функщонують в рожихй задано! коливально! швидкоста чи сили (тиску). Переда-валыи функщ1 стетоскопа та фонендоскопа подобш у режим1 задано! на вход1 коливально! швидкосп \ вщмшш за умови заданого коливального тиску (сили).
Для пружного навантаження 103Н/м): у
частотних смутах з1 значним пороважанням вхь дного 1мпедансу засоб1в аускультащ! розм1ру Zt(ш) буде спостсрЬатися позначно посилення звушв серця стетоскопом/фонендоскопом: за иротилежного сшввадношення тос1^(^) ^ тос1^з(^) (стетоскоп)
та moàZt(u) ^ modZ0(u) (фонендоскоп) - послабления звушв.
В iiininx частотних смутах i3 д1апазону (50 400) Гц. за умови роестрацп II тону звушв серця в аналопчшй за характеристиками 30iii 4ПСК, немас шдстав очшувати суттевого шдсилення звушв серця стетоскопом, як вважають автори [4]. Цей висновок зроблоно на шдстав1 вщсутносп суттевого шдсиле-ння звушв II тону серця в граничних умовах щодо функцюнування засоб1в аускультацп.
Перелж посилань
1. ОлШшж В.Н. Визиачеиия амшш-удио частотно! характеристики олоктро1шо1'о стетоскопа ЗМ Littmann 3200 // Лкустичиий isiciiuK. '2013 2014. т. 16, JY" 3. с. 46 57.
2. Грипчопко В.Т., Макареикова Л.Л. Сравнение эффективности электроакустических преобразователей устройств электронной аускультации // Лкустичний BiciiUK. 2007. т. 10, № 1. с. 17 29.
3. Watrous R.L., Grove D.M., Bowen D.L. // Computers in cardiology. 2002. N 29. pp. 653-656.
4. Peng R„ Van W„ Zhang N„ Lin W„ Zhou X. and Zhang Y. (2015) Cuffloss and Continuous Blood Pressure Estimation from the Heart Sound Signals. Sensors, Vol. 15, Iss. 9, pp. 23653-23666. DOl: 10.3390/sl50923653
5. Ржевкип С.H. Курс лекщй по теории звука [Електрои-1шй ресурс]. - Режим доступу: http://padabum.eom/d. php?id=36247
6. ВСЭ. Ф(шокардио1'рафия [Електрошшй ресурс]. -Режим доступу: https://6M3.opr/index.php/OOHO-КЛРДМОГРЛФ11Я
7. Сторчуи C.B., МатвШчук Я.М. Бюфкшчш та мате-MaTU4iii основ!! ¡иструмеиталышх мотод1в медичио! д1агиостики. ЛыЛв, Растр 7, 2002. 216с.
8. Физиология человека. Учебное пособие // Л.Л.Семенович [и др.]: иод. ред. Л.Л.Семеновича. 4-е изд., исир. Минск: Bicui.uiK., 2012. 514с.
9. Макареикова Л.Л., Олийиык В.Н. Помехи сенсоров виброакселерометров, используемых для аускультации дыхательных шумов // Лкустичиий bîciiuk. 2006. том 9, № 1. с.45-54.
10. Голиков В.Л. Механический имиедаис тела человека в области низких частот звукового диаиазоиа // Новости медицинской техники. 1978. выи.З. с.31 35.
11. Электронный справочник. Стеклопластики [Електрои-иий ресурс]. - Режим доступу: http : //www. chemport. ru/data/chemipedia/art icle_3550.html
References
[1] Oliinyk V.N. (2013) Vyznachennia amplitudno - chastotnoi kharakterystyky elektronnoho stetoskopa 3M Littmann 3200. Akustychnyi visnyk, Vol. 16, No 3, pp. 46 57.
[2] Grinchenko, V. and Makarenkova. Л. (2007) Sravnenie eilektivnosti elektroakusticheskih preobrazovatelej ustrojstv elektronnoj auskultacii [Sravnenie eilektivnosti elektroakusticheskikh preobrazovatelei ustroistv elektronnoi auskul:tatsii]. Akustychnyi visnyk, Vol. 10, No. 1, pp. 17-29.
Породавашш звуюв серця засобами аускультаци
77
[3] Watrous R., Grove D. and Bowon D. Methods and results in characterizing electronic stethoscopes. Computers in Cardiology, DOl: 10.1109/cic.2002.1166857
[4] Peng R., Van W„ Zhang N„ Lin W„ Zhou X. and Zhang Y. ("2015) Cuflless and Continuous Blood Pressure Estimation from the Heart Sound Signals. Sensors, Vol. 15, Iss. 9, pp. 23653-23666. DOl: 10.3390/sl50923653
[5] Rzhevkin S.N. (1960) Kurs leklsii po leorii zvuka [Lecture course in sound theory], lzdatel:stvo Moskovskogo Uni-versiteta.
[6] BSE. Fonokardiograliya. https://bme.org/index.php/ fonokardiografiya
[7] Storchun Ye. V. and Matvijchuk Ya. M. (2002) Biofi-ziehni la malemaliehni osnoui inslrumenlalnih metodiu mediehnoyi diagnosliki [Biophysical and mathematical foundations of instrumental methods of medical diagnostics], Lviv, Rastr 7, 216 p.
[8] Semenovich Л.Л. (2012) Fiziologiya cheloveka [Human physiology], Minsk, Vissh.shk., 514 p.
[9] Makarenkova Л.Л. and Olijnyk V.N. (2006) Pomehi sensorov vibroakselerometrov, ispolzuemyh diva auskultacii dyhatelnyh shumov, Akuslyehnyi visnyk. Vol. 9, No 1, pp. 45-54.
[10] Golikov V.A. (1978) Mehanicheskij impedans tela cheloveka v oblasti nizkih chastot zvukovogo diapazona [Mechanical impedance of the human body in the low frequency range of the sound range]. Novost.i medieinskoj lehniki, Iss. 3, pp. 31 35.
[11] Elektronnyj spravochnik. Stekloplastiki. http://www. chemport.ru/data/chemipedia/article_3550.html
Передача звуков сердца средствами аускультации
Сторчун Е. В., Яковенко Е. И., Смердова Т. А.
В статье приведены результаты исследования ам-плитудпо - частотных характеристик электронного стетоскопа/фонендоскопа с звукопроводящей трубкой в диапазоне частот (50-400) Гц. к которому по разным оценкам принадлежит спектр II топа сердца человека. Моделирование проведено с учетом механического импеданса участка грудной клетки человека. С целыо обобщения результатов, в отличие от зоны регистрации II топа, был избран участок, расположенный в четвертом межреберье вдоль правой средней ключичной липли с известными параметрами. Механический импеданс участка, по данным измерений, интерпретировался системой последовательно соединенных элементов с сосредоточенными параметрами: упругостью, сопротивлением трения и колебательной массой. Сопротивление трепня определялось по минимуму модуля импеданса, упругость по величине последнего па пизких частотах (50 Гц), а колебательная масса па высоких частотах (1000 Гц). Стетоскоп/фопепдоскоп моделировались элементами с сосредоточенными и распределенными параметрами. Жесткость мембраны фонендоскопа определялась путем экспериментальных измерений, а частота резонанса вычислений. Звукопроводящая трубка моделировалась системой с распределенными параметрами. Было принято, что механический импеданс нагрузки звукопроводящей трубки в исследуемом диапазоне
частот имел упругий характер, учитывая частотный диапазон микрофона. На пизких частотах входной импеданс фонендоскопа преобладал по сравнению со стетоскопом. Для жесткости мембраны микрофона более 103Н/м в исследованном диапазоне частот существуют полосы со значительным преобладанием импеданса участка тела человека или средства аускультации звуков сердца. В первом случае система передачи звуков сердца функционирует в режиме заданного давления, во втором колебательной скорости. В случае заданного давления передаточные функции стетоскопа и фонендоскопа отличаются, заданной колебательной скорости подобные. В полосах частот, в которых средства аускультации функционировали в режиме заданной колебательной скорости, наблюдалось ослабление звуков, а заданного давления незначительное усиление.
Ключевые слова: аускультация звуков сердца, второй топ сердца, электронный стетоскоп / фонендоскоп, звукопроводящая трубка, механический импеданс участка тела человека: аускультация звуков сердца: второй топ сердца: электронный стетоскоп: электронный фонендоскоп: звукопроводящая трубка: механический импеданс участка тела человека
Transmittion of Heart Sounds by Means of Auscultation
Storchun Y. V., Yakovenko Y. I., Smerdova T. A.
The article presents t.lie results of the study of the amplitude-frequency characteristics of the electron stethoscope/phonendoscope with a sound-conducting tube in the frequency range (50-400) Hz, which according to different estimates belongs to the spectrum of II tones of the human heart. Modeling is carried out taking into account mechanical impedance of the human chest area. In order to generalize the results, in contrast to the zone of registration of II tone, the area located in the fourth intercostal margin along the right middle clavicle line with known parameters was chosen. Mechanical impedance of the site, according to the measurement data, was interpreted by the system of sequentially connected elements with concentrated parameters: elasticity, friction resistance and vibrational mass. The friction resistance was determined by the minimum of the impedance modulus, the elasticity of the latter at low frequencies (50Hz), and the vibrational mass at high frequencies (1000Hz). The stethoscope/phonendoscope were modeled by elements with concentrated and distributed parameters. The stiffness of the plionendoscope membrane was determined by experimental measurements and the resonance frequency by calculations. The sound conducting tube was simulated by the system with distributed parameters. It was accepted that the mechanical impedance of the load of the sound-conducting tube in the frequency range under study had an elastic character, taking into account the frequency range of the microphone. At low frequencies, the input impedance of the plionendoscope prevailed over that of the stethoscope. For the rigidity of the microphone membrane of more than 103 N/m in the studied frequency range there are bands with a significant predominance of impedance of the human body or means of auscultation of heart sounds. In the first case, the heart's sound system operates in the preset pressure mode, while in the second case, it
78
Storchun Y. V., Yakovenko Y. I., Smerdova T. A.
operates at an oscillatory speed. In the case of a preset pressure, the transmission functions of the stethoscope and the phonendoscope are different, while the preset oscillatory speed is similar. In the frequency bands in which the ausculators functioned at a given oscillatory speed, there was a decrease in sounds and a slight increase in the given pressure.
Key words: auscultation of heart sounds, second heart tone, electronic stethoscope/phonendoscope, conductive tube, mechanical impedance of human body part; auscultation of heart sounds; second heart tone; electronic stethoscope; electronic phonendoscope; conductive tube; mechanical impedance of human body part
