Dźwięki stetoskopu – odkryto pochodzenie? – Świat Fizyki

Dźwięki stetoskopu – odkryto pochodzenie? – Świat Fizyki

Znacznik czasu: 3 listopada 2023 5:00

Słuchanie dźwięków Kortokoffa przez stetoskop
Źródło dźwięku Naukowcy odkryli, że dźwięki Kortokoffa słyszane przez stetoskop mogą wcale nie być falami dźwiękowymi. (Dzięki uprzejmości: Shutterstock/Elle Aon)

Stuknij, stuknij, stuknij… Szum, świst… Stuknij, stuk… Whoooo… Cisza.

Dźwięki Korotkowa słyszane przez stetoskop są rutyną w nieinwazyjnym klinicznym pomiarze ciśnienia krwi. Jednak od ponad wieku, odkąd odkryto dźwięki, naukowcy debatowali nad ich przyczyną. Czy w tętnicy ramiennej występują pęcherzyki kawitacyjne? Zjawisko typu „uderzenia wodnego”? Większość wysuwanych teorii dotyczyła źródła dźwięku znajdującego się wewnątrz tętnic i powiązanego z przepływem krwi.

Ale być może dźwięki Korotkowa wcale nie są dźwiękami.

Tak twierdzą naukowcy z Instytut Fizyki Medycznej w Paryżu. W niedawnym badaniu szczegółowo opisanym w Postępy nauki, badacz ze stopniem doktora Jérôme Baranger i jego współpracownicy w Mickaela Tanteragrupa odkryła, że ​​dźwięki Korotkowa mogą wcale nie być falą dźwiękową, ale wibracją ścian tętnic, która przenosi się do otaczających tkanek, trochę jak fala sejsmiczna.

„Naszym głównym ustaleniem było to, że dźwięki Korotkowa nie są dźwiękami, co jest w pewnym sensie zabawne” – mówi Baranger.

Naukowcy wykorzystali ultraszybkie ultradźwięki do zobrazowania generowanego dźwięku Korotkowa. Ultradźwięki działają jak aparat cyfrowy, który do robienia zdjęć wykorzystuje fale dźwiękowe zamiast światła. Ultraszybkie ultradźwięki rejestrują te zdjęcia z dużą szybkością klatek – tysiące obrazów na sekundę – umożliwiając naukowcom obserwację przejściowych zjawisk zachodzących w organizmie w czasie rzeczywistym.

Analizując dane zebrane od 15 zdrowych ochotników i stosując wyniki modelowania fizycznego, Baranger odkrył, że dźwięki Korotkowa paradoksalnie nie są falami dźwiękowymi wydobywającymi się z tętnicy ramiennej, ale raczej wibracjami ścinającymi przenoszonymi w otaczających tkankach. Drgania ścinające były skorelowane i porównywalne pod względem intensywności z dźwiękami Korotkowa.

„Pamiętam, kiedy po raz pierwszy otworzyłem nasz zbiór danych i zobaczyłem ogromną falę rozprzestrzeniającą się w tkance wokół tętnicy” – mówi Baranger. „Pomyślałem: «co to jest?», ponieważ widziałem tętnice z falą tętna rozchodzącą się w ścianach, ale była ona bardzo subtelna. Tutaj mogliśmy zobaczyć całą tkankę tańczącą wokół tętnicy. I wydawało się, że ma to związek z tym, co słyszeliśmy w stetoskopie. Byłem naprawdę podekscytowany – to było zupełnie nieoczekiwane.”

Ruchy tętnic są zwykle mniejsze niż milimetr, ale przemieszczenia tętnicy ramiennej – które mogą przekraczać pięć milimetrów – są łatwo widoczne w badaniu ultrasonograficznym. Gdy mankiet do pomiaru ciśnienia krwi napełnia się i naciska na tętnicę ramienną, tętnica mięknie. Kiedy serce się kurczy, natychmiastowy wzrost ciśnienia krwi rozprzestrzenia się w tętnicach w postaci fali tętna. Kiedy fala dociera do zmiękczonej części tętnicy ramiennej, spowalnia i rozszerza miękkie ściany tętnic, wprawiając je w drgania, a gdy fala tętna rozchodzi się pod mankietem, stopniowo przekształca się w falę uderzeniową.

Wibracje tętnicy przenoszą się na otaczające mięśnie w postaci fali poprzecznej, przypominającej trzęsienie ziemi. Kiedy trzęsienie ziemi dotrze do powierzchni ramienia i stetoskopu, powoduje wibrację stetoskopu, co powoduje wytworzenie dźwięków Korotkowa.

Potencjalne źródła dźwięków Korotkowa
Teoria alternatywna (A) Porównanie czasu przelotu (TOF) pomiędzy potencjalnymi źródłami dźwięków Korotkowa i stetoskopem ujawniło, że mechanizm promieniowej fali poprzecznej był zgodny z obserwowanymi momentami, podczas gdy hipoteza fali dźwiękowej nie. (B) Reprezentacja 3D fali tętna w tętnicy i fali poprzecznej w tkankach. (Dzięki uprzejmości: J. Baranger i wsp. Sci. Zaliczki 10.1126/sciadv.adi4252)

„W poprzednich badaniach nie było możliwości myślenia o tym możliwym mechanizmie jako o fali poprzecznej lub fali sejsmicznej docierającej do tkanek, ponieważ były one rozdzielane w przestrzeni lub w czasie, więc zawsze brakowało nam jednego z dwóch wymiarów. Myślę, że technologia ultraszybkich ultradźwięków umożliwiła nam po raz pierwszy zbadanie tego problemu z bardzo dobrą rozdzielczością, zarówno w przestrzeni, jak i w czasie” – mówi Baranger. „Mam nadzieję, że nasza alternatywna teoria się sprawdzi, ponieważ bezpośrednio obserwujemy jakość dźwięku”.

Chociaż badanie grupy badawczej sugeruje wiarygodny mechanizm fizyczny dźwięków Korotkowa, badacze wahają się przed twierdzeniem o związku przyczynowym, dopóki nie potwierdzą swoich wyników w większym badaniu i nie porównają zjawiska fizycznego mierzonego ultraszybkimi ultradźwiękami z inwazyjnymi pomiarami ciśnienia krwi. Zrozumienie tego mechanizmu może ostatecznie ulepszyć pomiary ciśnienia krwi i zapewnić dodatkową wiedzę na temat właściwości mechanicznych tętnic.

„Chcemy lepiej zrozumieć obserwowane zjawisko fizyczne – właściwości widmowe fali zmieniają się wraz z propagacją, co niesie ze sobą wiele informacji na temat właściwości mechanicznych tętnic” – mówi Baranger. „Mamy nadzieję, że znając to zjawisko, być może będziemy w stanie lepiej zdefiniować rozkurczowe ciśnienie krwi, nie tylko w oparciu o sposób, w jaki je postrzegamy i słyszymy w uchu, ale być może w oparciu o pomiar fizyczny”.

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki