研究人员发现听诊器的声音来源

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研究人员发现声音的来源,通过听诊器听到的柯氏音(Korotkoff sound)可能根本不是声波。

研究人员发现听诊器的声音来源

通过听诊器听到的柯氏音是非侵入性临床血压测量的常规声音。然而,自从这些声音被发现以来的一个多世纪里,科学家们一直在争论是什么产生了这些声音。肱动脉中是否存在空化气泡?“水锤”式现象?大多数假设的理论都着眼于动脉内的声音来源,并与血流有关。

也许柯氏音根本就不是声音。

这是巴黎医学物理研究所的科学家们说的。在《科学进展》杂志最近的一项详细研究中,博士后研究员Jérôme Baranger和他在Mickael Tanter小组的同事发现,柯氏音可能根本不是声波,而是动脉壁的振动,它会传递到周围组织中,有点像地震波。

Baranger说:“我们的主要发现是柯氏音不是声音,这有点有趣。”

研究人员使用超快超声波对柯氏音产生进行成像。超声波就像一台数码相机,用声波而不是光来拍照。超快超声波以每秒数千张的高帧率拍摄这些照片,使研究人员能够实时看到体内发生的瞬态现象。

在分析他们从15名健康志愿者那里获得的数据,并应用物理建模的结果时,Baranger发现柯氏音矛盾地不是从肱动脉发出的声波,而是在周围组织中传递的剪切振动。剪切振动在强度上与柯氏音相关并可比较。

Baranger说:“我记得我第一次打开数据集时,我看到这个巨大的波浪传播到动脉周围的组织中”。“我想‘这是什么?’因为我过去经常看到动脉壁上有脉搏波传播,但这非常微妙。在这里,我们可以看到整个组织在动脉周围跳舞。这似乎与我们在听诊器中听到的声音有关。我真的很兴奋,这完全出乎意料。”

动脉运动通常小于一毫米,但在超声波上可以很容易地看到肱动脉的位移——可能超过五毫米。当血压袖带膨胀并压迫肱动脉时,动脉就会软化。当心脏收缩时,血压的瞬时升高以脉搏波的形式通过动脉传播。当脉搏波到达肱动脉的软化部分时,它会减慢并扩张软动脉壁,使其振动,当脉搏波在袖带下传播时,它逐渐转变为冲击波。

动脉的振动以剪切波的形式传递到周围的肌肉,就像地震一样。当地震到达手臂表面和听诊器时,会导致听诊器振动,从而产生柯氏音。

研究人员发现听诊器的声音来源

替代理论(A)比较柯氏音的潜在来源和听诊器之间的飞行时间(TOF)表明,径向剪切波机制与观察到的时差一致,而声波假说则不一致。(B) 动脉中的脉搏波和组织中的剪切波的3D表示。(图片来源:J Baranger et al Sci.Advances 10.1126/sciadv.adi4252)

“在以前的研究中,没有机会将这种可能的机制视为剪切波或地震波进入组织,因为它们要么在空间上解决,要么在时间上解决,所以我们总是缺少两个维度中的一个。我认为超快超声技术使我们第一次能够在空间和时间上以非常好的分辨率研究这个问题,”他说Baranger。“我希望我们的替代理论能够成立,因为我们直接观察声音的质量。”

虽然该研究小组的研究表明了柯氏音的一种看似合理的物理机制,但他们在一项更大规模的研究中确认了自己的结果,并将超快超声测量的物理现象与侵入性血压测量进行了比较之前,对声称因果关系犹豫不决。了解这一机制可以最终改善血压测量,并提供对动脉力学特性的进一步了解。

Baranger说:“我们想更深入地了解正在观察到的物理现象——波的光谱特性随着传播而变化,这携带了许多关于动脉机械特性的信息”。“我们希望,通过了解这一现象,我们可能有更好的方法来定义舒张压,不仅基于你在耳朵里感知、听到它的方式,还可能基于物理测量。”

文章来源:21dB声学人,信息源于physicsworld

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