心音测量

在心脏运动过程中，由心肌的舒缩和瓣膜的开放与关闭而引起的心内和邻近大血管内的血流冲击及血管振动音，称为心音。由心脏和邻近大血管内血液湍流和涡流所引起的振动音，称为心杂音。在一个心动周期中，正常心脏可能出现第一心音、第二心音、第三心音以及第四心音。心音和心杂音的振幅极低，接近人的听觉阈值。各类心音和心杂音的频率成分不同，频率范围宽达0.1～2,000Hz，其中经常测量的频率范围大约为20～1,000Hz。由于心音和心杂音与心脏活动周期、瓣膜状态等有密切关系，故心音的检测是临床诊断和生理研究中的重要手段，用以提供心脏功能的重要信息。
传统的心音测量方法是听诊法，即用听诊器将胸壁上检测到的心音传送到医生的耳中。听诊法的优点是听诊器简单方便，医生习惯。但听诊法受使用者听觉辨别能力和技术的限制，对低频成分和微弱杂音不敏感，不能客观记录和分析。为此，随着传感器技术的发展，出现了各种客观描记心音图形的方法，即心音描记术。
心音描记术 利用传感器检测心音，并客观描记心音图形的方法，称为心音描记术。描记出的心音和心杂音图形称为心音图(Phonocardiogram)。检测和记录心音图的装置称为心音图仪(Phonocardiograph)，或心音计。
(1)体表心音描记法： 心音和心杂音可经介质传导而达胸壁表面。用心音传感器从胸壁表面检测并进而描记的心音图，称为体表心音图。测量中，将传感器置于最佳的胸部听诊区，传感器应尽量对胸壁无负荷，并具有足够的灵敏度和频响特性。体表心电图的测量方便，无创伤，在临床上已广泛采用，其缺点是容易受呼吸和环境噪音的干扰。
(2) 心内心音描记法： 它是将高频压力传感器装于导管内端，由导管送至心腔内，直接检测心内血压和心音信号。将检出的信号经滤波器滤除20Hz以下的血压成分后，便可得到心音和心杂音信号。心内心音描记法的优点是受呼吸和环境噪音的干扰小，可查出体表心音图中可能漏检的异常现象，并可与心内血压等测量同步进行；其缺点是对人体有创伤，故只用于心导管手术和生理研究中。
心音图 典型的正常心音图如图1所示。其幅度反映心音的轻重，各心音的时间间隔与心脏运动的周期对应，心音图的频率成分反映了心脏的机械运动功能。心音图除用于检查心音和心杂音外，还常与心电图、颈动脉波、颈静脉波、心尖搏

图1 正常心音图

动图、阻抗血流图及超声心动图等同步记录，为各种生理测量提供时间参考。
心音图仪 一般由传感器、放大器、滤波器和记录器等部分组成。
(1)心音传感器：心音传感器主要功能是拾取心音，把声波转变为电量。心音传感器可分为体表心音传感器和心内心音传感器二种。
❶体表心音传感器：主要用于从胸壁上检测心音。按结构可分为经空气室传递振动的空气传导型和不经空气室传递振动的直接传导型； 按变换形式可分为动圈式、压电式和电容式等；按变换特点可分成位移型、速度型和加速度型等；几种心音传感器的结构简图如图2所示。图中(a)为空气传导型心音传感器，传至胸壁的心音通过开口部进入空气室，推动带有线圈的纸盆在恒定磁场中运动，从而感应出电势； (b)为加速度型心音传感器，由一弹性元件上的质量块检测胸壁振动的加速度，再通过压电材料转换成电量，具有形体小，频率特性好、抗干扰能力强等优点。(c)与(d)分别为直接接触式的悬挂型和放置型结构，胸壁振动直接经顶杆加到压电元件上转换成电压。此外，利用热风速计原理可检测心音，如图3所示。用一塑料杯和皮肤密切接触，由热线感知胸壁振动产生的空气流动。这种传感器具有低阻抗及较高的信噪比，对人体的扰动小；
❷心内心音传感器：把微型高频压力传感器设置在心导管端而组成，通过心导管术直接进入右心区和左心区，同时检测心内血压波形和心音，检出信号经滤除20Hz以下的血压成分后，即可得到心音信号(参见“血压测量”条)。

图2 几种心音传感器的结构

图3热线式心音传感器

(2)心音滤波器：为便于观测各种心音和心杂音，临床应用中需对心音信号进行滤波处理； 为滤除心尖搏动和脉波成分及高频噪声，也需在电路中采用适当的滤波器。为了使心音图记录与听诊相比较，心音图机常采用的滤波器有两种。
❶中频记录或“听诊器”型，只滤掉低频声音，放大后的频率范围为30～1,000Hz;
❷对数型，具有相当于听诊器和耳朵的双重滤波效应，能显著地滤掉低频振动，只使高频通过，并且对频率越高的振动增益越大，从而使高频波的记录与人耳听诊相似。有些心音图机采用低频、中频、高频三种或四种心音滤波器，根据临床所检查的心杂音的频率和强度，适当选择。
(3)放大器和记录系统： 根据心音图记录器的频率响应，心音放大器有直接型和调制型两种。直接型心音放大器可与频响高的记录器相联，如喷笔式记录器，可记录比300～400Hz更高频率的振动，光线示波器和磁带记录仪的频响更高。此外，还可采用示波器观察和拍摄记录。若采用频响较低的墨水笔式或热笔式记录器记录心音图，则需采用调制型放大器，先对心音信号进行包络检波，然后再对80或100Hz载波进行调制，从而记录出心音包络线图。