CC BY
119
УДК 616.233/.24-053.2-071.6
ЗНАЧЕНИЕ РЕСПИРАТОРНЫХ ЗВУКОВ В ПЕДИАТРИИ (ОБЗОР) © Геппе Н.А., Шаталина С.И., Малышев В.С.
Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России, Москва Резюме
В статье представлен анализ (в том числе исторический) значения респираторных звуков при диагностике заболеваний дыхательной системы у детей.
Ключевые слова: респираторные звуки, дети, диагностика
SIGNIFICANCE OF RESPIRATORY SOUNDS IN PEDIATRICS (REVIEW) Geppe N.A., Shatalina S.I., Malyshev V.S.
First MSMU n. a. I. M. Sechenov of Ministry of Healthcare, Moscow
Abstract
The article presents an analysis (including historical) of the importance of respiratory sounds in the diagnosis of diseases of the respiratory system in children.
Keywords: respiratory sounds, children, diagnostics
Введение
За 200 лет до открытия стетоскопа, в 1616 г., Уильям Гарвей (1578-1659) описал наличие двух тонов при выслушивании сердца. Роберт Гук (Hooke), ассистент Роберта Бойля (Robert Boyle), одним из первых употребил термин «грудная клетка» (1664), в докладе, произнесенном в медицинском Королевском обществе, заявив: «Я совершенно отчетливо слышал биение человеческого сердца. Кто знает, говорю я, вероятно, можно обнаруживать движение внутренних частей тела по звукам, которые они производят». Известно, что еще Гиппократ (IV в. до н.э.) советовал прикладывать ухо к оголенной грудной клетке при подозрении на эмпиему или для выслушивания звуковых явлений в сердце. Этот метод получил название «непосредственной аускультации». Об аускультации грудной клетки упоминали Целий Аврелиан (Caelius Aurelianus), Леонардо да Винчи, Амбруаз Паре (Pare), Джиованни Батиста Морганьи (Morgagni), Герхард ван Свитен van Swieten), Уильям Хантер (Hunter) и многие другие. В конце XVIII — начале XIX в. «непосредственная аускультация» была быстро вытеснена новым методом диагностики — перкуссией грудной клетки. Чтобы оживить интерес к методу аускультации в начале XIX в., нужно было обладать немалой интуицией и критически оценивать общепринятые взгляды [1].
Родоначальником использования устройств для изучения звуков, возникающих в организме человека, считается французский врач и анатом, член Медицинской академии Франции (1823), изобретатель стетоскопа Рене Теофиль Мари Гиацинт Лаэннек (Ьаеппес, Яепе Theophile Marie Heacinthe). В 1816 г. Лаэннек консультировал пациентку, которой оказалась весьма полная молодая женщина с предполагаемой патологией сердца. ак как перкуссия грудной клетки у данной больной не дала никаких ценных диагностических данных, ученого заинтересовал вопрос: не поможет и ему в установлении диагноза выслушивание звуков сердца? Лаэннек предложил принципиально новый метод опосредованной аускультации с использованием в качестве посредника цилиндрического инструмента-стетоскопа. Он предположил, что такой метод может быть полезен не только при изучении биения сердца, но и при выслушивании шумов в грудной клетке. Будучи культурным и утонченным человеком, знавшим латынь, греческий, немецкий и английский языки, Лаэннек вскоре предложил для своего изобретения название - стетоскоп (от греч. stethoscope - инспектор грудной клетки). После трех лет экспериментов он опубликовал двухтомный труд «Об опосредованной аускультации, или трактат о распознавании заболеваний легких и сердца» (De l'Auscultation Mediate ou Traite du diagnostic des maladies des роито^ et du coeur, 1819 г.). Эпиграфом к этому изданию стали слова на греческом языке: «...наиболее важной частью искусства является умение внимательно наблюдать». В книге были не только описаны заболевания органов грудной клетки, многие из них - впервые (бронхит, бронхоэктазы, плеврит,
долевая пневмония, гидроторакс, эмфизема, пневмоторакс, отек легких, гангрена и инфаркт легкого), но также митральный стеноз, эзофагит, перитонит и, конечно, туберкулез. В книге использована новая терминология, которая вошла в медицинскую практику: стетоскоп, аускультация, хрипы, голосовое дрожание, бронхофония, амфорическое дыхание, пуэрильное и ослабленное дыхание, эгофония (резонанс голоса при плевральном экссудате), амфорический шум и др. [1].
В последующем доктор Меш (Marsh) из Цинциннати (США) в 1861 г. модернизировал стетоскоп в бинауральную («двуушную») модель. В его модели впервые была использована мембрана, прикладываемая к грудной клетке (фонендоскоп). Спустя столетие, в 1954 г. в Нью-Йорке Д. Камман (G. Camman) существенно улучшил конструкцию, созданную своим соотечественником, и довел ее до промышленного образца. Но даже современный фонендоскоп остается прежде всего простым проводником звука от грудной клетки больного к уху врача, оцениваемому в соответствии со знаниями и опытом. Однако в качестве проводника он не во всем совершенен.
Большинство современных стетоскопов вместо точной передачи всех звуков селективно усиливают шумы с частотой ниже 112 Гц (что удобно для кардиологов, которым нужно услышать низкочастотные III и IV тоны сердца), но одновременно ослабляют высокочастотные шумы (что нежелательно для пульмонологов, которым необходимо выслушивать высокочастотные дыхательные шумы). Внедрение объективных компьютерных методов анализа звуков совершило настоящий прорыв в области аускультации легких [2, 3].
За последние 30 лет компьютеризированные методы записи и анализа респираторных звуков позволили перескочить через многие ограничения простой аускультации. Респираторный акустический анализ в настоящее время количественно оценивает легочные звуки и дает графическое представление, которое может быть использовано в диагностике и лечении больных с бронхолегочными заболеваниями. Компьютерные технологии дают новые возможности изучения акустических механизмов при различных клинических проявлениях. Европейским респираторным обществом в 2000 г. предложен проект CORSA (Computerized Respiratory Sound Analysis) для стандартизации компьютерного анализа респираторных звуков с вовлечением специалистов из разных стран, работающих в этом направлении 4]. Анализ публикаций показывает, что более 60% статей по компьютерой обработке акустических параметров касаются верхних дыхательных путей (кашель, храп, стридор, слип-апноэ), обструкции (свистящие хрипы) освящено около 25% публикаций и остальные касаются других респираторных звуков (например, изменения голоса).
Запись звуков, возникающих в респираторной системе, чаще всего осуществляется с помощью контактных сенсоров, располагающихся около рта, на груди или в других местах, и реже — микрофона. Параллельно звукам записываются поток воздуха, изменения легочных объемов, внутригрудного давления, насыщение кислородом. Чаще используется один канал, но также используются два или множество каналов. Методы исследования легких на основе аускультации стали активно развиваться с 50-х годов Х!Х в., когда появились методы и приборы для регистрации и обработки акустических сигналов. Новые методы исследования позволили объективно оценивать легочные звуки во времени и в различных частотных диапазонах. Было выявлено, что трахеобронхиальные звуки различаются более высокочастотными амплитудными колебаниями по сравнению с везикулярными легочными звуками. В предположении о взаимной маскировке акустических сигналов воздушного (по просвету дыхательных путей) и структурного (по тканям) проведения предложена акустическая модель распространения дыхательных звуков в респираторном тракте.
В России исследования по созданию прибора, в основе работы которого лежит компьютерный анализ паттерна дыхания (В.С. Малышев, А.К. Макаров) для оценки функции внешнего дыхания, начаты в лаборатории МЭИ в 1976 г. В 1982 г по инициативе проф. С.Ю. Каганова были инициированы клинические исследования акустических характеристик дыхательных шумов при бронхолегочной патологии, положившие начало развитию метода компьютерная бронхофонография (КБФГ), позволяющему изучать паттерн дыхания. КБФГ регистрирует специфические акустические феномены, возникающие при дыхании, с помощью датчика, обладающего высокой чувствительностью в широком диапазоне частот, включая частоты, которые не выявляются при аускультации, но имеют важное диагностическое значение. Метод дает визуальную и количественную характеристику дыхательных шумов в целом и дифференцированно в различных частотных диапазонах. Анализ респираторных звуков существенно дополняет и объективизирует информацию для клинического использования, чем только аускультация. Исследование акустических свойств респираторной системы позволяет существенно улучшить диагностику, скрининг и мониторирование респираторных заболеваний, особенно у детей раннего возраста и пациентов, имеющих трудности в выполнении спирометрии. КБФГ значительно расширяет возможности оценки функции внешнего дыхания у детей.
Диагностический комплекс регистрирует дыхательные шумы с целью обнаружения специфических акустических феноменов, возникающих при заболеваниях бронхолегочной системы, производит обработку с помощью персонального компьютера полученных данных и отображает результаты обработки на экране дисплея в виде семейства кривых (рис. 1). Исследование бронхолегочных заболеваний, при которых основные проявления сочетаются с различными респираторными звуками с помощью КБФГ предполагает проведение анализа респираторного цикла (паттерна дыхания), представленного фазами вдоха, выдоха и временной паузой между последними.
Рис. 1. Трехмерная бронхофонограмма (паттерн). Вариант нормы. Выделен 4-секундный интервал, в котором зеленым обозначен низкочастотный (0,2-1,2 кГц), красным - среднечастотный (1,2-5,0 кГц) и синим - высокочастотный (>5 кГц) диапазоны
Регистрация паттерна дыхания пациента — сложный процесс со многими особенностями и факторами, непонимание которых может привести к возникновению погрешностей замеров и расчетов, которые неизбежно повлияют на достоверность и вариабельность результатов обследования. При оценке состояний следует учитывать нечеткость интерпретаций субъективных суждений врача относительно характера и степени выраженности изменений (достоверных диагностических признаков) [5]. Паттерны могут рассматриваться как отображение респираторного цикла и являются интегральной оценкой состояния бронхолегочной системы и могут выполнять функции дополнительного маркера определенной нозологии. Результаты сканирования показывают, что из респираторных звуков может быть собрано значительно больше информации для клинического использования, чем только при аускультации. Такая реализация стимулирует исследование акустических свойств респираторной системы для улучшения диагностики, скрининга и мониторирования респираторных заболеваний.
Регистрация специфических акустических феноменов, проявляющихся дыхательными шумами, осуществляется с помощью датчика, обладающего высокой чувствительностью в широкой полосе частот, включая частоты, которые не выявляются при аускультации, но имеют важное диагностическое значение. Набор специальных фильтров предназначен для формирования частотного спектра, содержащего полезную информацию о специфических акустических феноменах. С целью исключения кардиальных шумов и их маскирующего влияния, сканирование и запись респираторного цикла производится в частотном диапазоне от 200 до 12 600 Гц. На микрофонный датчик устанавливается загубник, предназначенный для направления воздушного респираторного потока в блок фильтров и управления с целью формирования электрического сигнала с дальнейшей обработкой компьютерной программой и отображением результатов компьютерной обработки данных сканирования на экране компьютера.
В частотном диапазоне от 200 до 12 600 Гц выделяются три зоны частотного спектра: от 200 до 1200 (низкочастотный диапазон), 1200-5000 (средние частоты), >5000 Гц (высокочастотный диапазон). С помощью комплекса оценивается интенсивность акустических параметров работы дыхания, связанная с усилением турбулентности воздушных потоков по респираторному тракту,
так называемый акустический компонент работы дыхания (АКРД), измеряемый в мкДж (*1000 нДж).
С помощью компьютерной программы АКРД рассчитывается как площадь под кривыми, отображающими дыхательные шумы. Исследование роводится в течение 10 с при спокойном дыхании пациента. Записывается от 4 до 10 респираторных циклов. Исследования в последние десятилетия позволили сформировать опорные показатели в высоко-, средне- и низкочастотных диапазонах. Показаны возможности бронхофонографии в исследовании функции легких у детей первых лет жизни, начиная с периода новорожденности, диагностические возможности КБФГ у детей с обструктивными нарушениями, мониторирование функции дыхания у детей с бронхиальной астмой [6, 7, 8, 9].
Заключение
Создание метода компьютерной бронхофонографии (КБФГ) внесло большой вклад в развитие медицинской и биологической науки. КБФГ — это новый способ представления диагностической информации при заболеваниях респираторной системы и оценки бронхиальной проходимости. Оценка АКРД в трех частотных диапазонах позволяет провести анализ нарушений в респираторном тракте, начиная с верхних дыхательных путей (при рините, риносинусите, аденоидах), гортани и достигая бронхов (бронхиты) и паренхимы легких (пневмония, альвеолит, БЛД) [10].
Литература (references)
1. История стетоскопа, или как Рене Лаэннек услышал мелодию юного сердца http://medvesti.com/sovety/ 2036-istoriya-stetoskopa-ili-kak-rene-laennek-uslyshal-melodiyu-yunogo-serdca.html
2. Bates J.H.T., Schmalisch G., Filbrun D., Stocks J. Tidal breath analysis for infant pulmonary function testing, on behalf of the ERS/ATS Task Force on Standards for Infant Respiratory Function Testing. Eur Respir J. 2000;16:1180-1192.
3. Schroter R.C., Sudlow M.F. Flow patterns in models of the human bronchial airways. Respir Physiol. 1969;7:341-355.
4. Sovijarvi A.R.A., Vanderschoot J., Earis J.E. Standardization of computerized respiratory sound analysis. Eur Respir Rev. 2000;10:77:585.
5. Кобринский Б.А. Континуум переходных состояний организма и мониторинг динамики здоровья детей. М.: Детстомиздат; 2000;152.
6. Geppe N., Shatalina S., Malishev V. et al. Computer bronchophonography as a new method for lung function assessment in children withbronchopulmonary diseases. 40-th International lung sounds assotiation conference. St. Petersburg, Russia, 24th—25th September 2015; сборник тезисов на OD:24-25.
7. Тресорукова О.В. Использование бронхофонографии в диагностике бронхолегочных заболеваний у недоношенных детей. Вопросы современной педиатрии. 2007;6(5):13-134.
8. Павлинова Е.Б., Оксеньчук Т. В., Кривцова Л.А. Бронхофонография как метод для прогнозирования исходов респираторного дистресс-синдрома у недоношенных новорожденных. Бюллетень сибирской медицины. 2011;10(4):123-129.
9. Бераия Т.Т., Геппе Н.А. Ингаляционные глюкокортикостероиды в терапии бронхиальной астмы у детей. Consilium Medicum. Педиатрия. Аллергические заболевания. 2008;1:50-53.
10. Компьютерная бронхофонография респираторного цикла. Под редакцией Геппе Н.А., Малышева В.С. М.: Медиа Сфера, 2016.
