肺炎、CHF和IPF患者在吸气时噼啪音逐渐升高

摘要

客观的．一般认为，裂纹是由于气道突然打开，大气道比小气道产生音调较低的裂纹。由于较大的气道在吸气时可能比较小的气道更早打开，而在呼气时可能相反，我们研究了爆裂声音调作为吸气和呼气中爆裂声时间的函数。我们的目标是看看裂纹沥青的测量是否与这个理论一致。方法．使用多通道肺声音分析仪对有大量裂纹的患者进行检查。这些患者包括34例肺炎，38例心力衰竭，28例间质纤维化。结果．79%的患者在吸气过程中裂纹间距逐渐增加。在这些患者中，从早期吸气到中期，噼啪音高增加约40hz，从中期吸气到后期又增加40hz。10%的患者裂纹间距没有改变，11%的患者裂纹间距降低。在呼气期间，72%的患者噼啪间距进行性下降，28%的患者没有变化。结论．在大多数患者中，我们观察到进行性裂纹间距在吸气时增大，在呼气时减小。肺容量越大，裂纹音高越高，可能是小直径气道补充的结果。另一种解释是，裂纹音高可能受到气道张力的影响，气道张力随肺容量增大而增加。无论如何，提高对这些常见肺音产生机制的理解，可能有助于提高我们对这些疾病的病理生理学的理解。

1.介绍

爆裂声是从肺部发出的间歇性短命声音，与肺部疾病有关，包括肺炎（PN）、充血性心力衰竭（CHF）和间质性肺纤维化（IPF）[1- - - - - -3.].然而，裂纹产生的机理尚不清楚，裂纹的光谱、时间和空间特征尚未得到很好的量化。在本文中，我们对PN、CHF和IPF患者的裂纹进行了表征。我们使用放置在胸部表面的多个麦克风对这些事件进行了量化，我们特别关注在不同肺容积下产生的裂纹之间的音高差异。

2.材料和方法

2．1．患者选择

本研究从一组进行过肺音分析的患者中选择患者，作为疾病过程与肺音模式相关性更广泛研究的一部分。为了选择患者加入这项研究，我们确定了社区教学医院的住院和门诊患者，他们被诊断为有特定的心肺疾病或被他们的照顾者认为是正常的。这些病人是从一千多名病人中提取的我们对他们进行了诊断和肺音分析。每个病人的诊断类别是指照顾这些病人的临床医生。资深作者对此进行了审查，以确保它们与已建立的标准一致。

受试者使用16通道肺声音分析仪(听诊器模型STG1602)进行检查。STG在bergresser等人和Murphy等人中有详细描述[4- - - - - -6]简言之，STG使用安装在听诊器胸片上的驻极体话筒在PC上记录数据。14个话筒被整合到软泡沫话筒垫中。话筒垫位于担架上或45度角的塑料躺椅上。在本研究中，受试者被要求平躺在麦克风垫上的位置。要求受试者比正常人深呼吸。通常在20秒的录音中记录3到6次完整的呼吸。

裂纹是根据公认的标准定义的[7，8］．粗裂纹被定义为音调小于400hz的不连续声音。细裂纹被定义为音调大于400hz的不连续声音[9］．STG软件能自动识别出所有呼吸声中的裂纹。已报道该装置作为裂纹计数器使用的有效性[10］．本研究的目的是比较早期、中期和晚期产生的爆裂声，以及分别比较早期、中期和晚期产生的爆裂声。因此，为了研究激励时的爆裂声音高变化，我们只接受在每个间隔有两次或两次以上爆裂声的患者:早期、中期和后期的激励。这些患者包括34例肺炎，38例心力衰竭，28例间质纤维化。一段20秒的录音包含3个或更多的呼吸周期。因此，接受本部分研究的患者在20秒的记录中至少有6个早期、6个中期和6个晚期吸气裂纹。

为了研究呼气期间的爆裂声音高变化，我们只接受在呼气早期、中期和晚期每个间隔有两次或两次以上爆裂声的患者。其中肺炎10例，间质纤维化8例。没有心衰患者有最低所需数量的呼气性噼啪。

2．2.裂纹家庭分析

Vyshedskiy等人引入并验证了裂纹族的概念[11]简言之，位于胸部表面的多个麦克风可以检测到单个裂纹事件。对应于单个裂纹事件并由多个麦克风记录的波形组称为裂纹族。裂纹振幅最高的通道称为母裂纹，其他通道的相应偏转称为子裂纹。这些定义与理论一致，即产生噼啪声的事件发生在离母通道话筒较近的位置，而不是离其他话筒较近的位置。事实上，支持这一理论的证据可以通过对裂纹堆叠图的检查找到[11］．

本研究采用母裂纹的裂纹沥青进行分析。母裂纹的分析始于对其最大挠度的鉴定。峰值左侧的半周期称为T1。最高点右侧的半周期标记为T2。以T1为前半周期，连续4个半周期计算裂纹间距。

福克纳医院的机构审查委员会批准了这项研究。

3.结果

在时间振幅图中，裂纹看起来像尖峰。图形1显示肺炎患者单次吸气时记录的肺音。堆栈图显示了从患者背部记录的16个通道。自动计算机算法识别出2个早期、8个中期和5个晚期吸气裂纹。这位病人在20秒内录得七次呼吸。平均每次呼吸裂纹率为早期2.0裂纹，中期7.6裂纹，晚期7.7裂纹。单个爆裂声音高各不相同，但在吸气时爆裂声音高有明显的渐进性增加趋势:该患者早期平均爆裂声音高为269 Hz，中期平均爆裂声音高为317 Hz，吸气后期平均爆裂声音高为376 Hz。

大多数患者在吸气过程中观察到裂纹间距的进行性增加。表格1显示各组和每种疾病的患者人数。在呼气期间观察到相反的现象。大多数患者在呼气期间观察到裂纹间距逐渐减小，表12．

在吸气时爆裂声音调升高的患者中，平均升高约为40hz，表3.．

在呼气期噼啪音高下降的患者中，平均下降幅度也在40hz左右，表4．

4.讨论

有相当多的证据，由Forgacs总结[1]吸入性裂纹是由气道开放引起的。还有一些证据表明，呼气爆裂是由气道突然关闭引起的[2，3.］．我们的研究小组最近报道，不同呼吸的裂纹率和裂纹间距没有显著变化[12].即使呼吸被咳嗽和肺活量隔开，在一次听诊过程中，噼啪声的频率和噼啪声的音调也没有显著变化。在本报告中，我们系统地研究了单次呼吸时裂纹间距与裂纹时间的关系。我们已经观察到，在大多数患者中，吸气时的爆裂声逐渐增加，呼气时的爆裂声逐渐减少。这一发现与临床观察结果一致，即较粗的低音裂纹倾向于在吸气早期出现，而较细的高音裂纹倾向于在吸气晚期出现。

有几个假设与这个观察结果是一致的。第一种假设提出裂纹间距由气道直径决定。吸气时吸收直径逐渐变小的气道。因此，在吸气开始时记录的裂纹应该由直径更大的气道产生，而不是吸气结束时产生的裂纹。如果裂纹音高由气道直径决定，那么在吸气开始时产生的裂纹音高应低于吸气结束时产生的裂纹音高。呼气时音调的递进下降同样可以解释为小气道比大气道在呼气时更早闭合。

我们如何解释裂纹间距和气道直径之间的关系?当气道塌陷时，气道壁变平。在这个位置上，气道壁组织可以比作两端固定的吉他弦。吸气时气道打开使气道壁组织运动。吉他弦的共振频率是由它的长度、张力和密度决定的。较短的长度，较高的张力和较低的密度增加了共振频率。如果与吉他弦的类比有科学价值，我们可以期待更高音调的裂纹产生较小的气道与较高的张力和较低的气道壁密度。

第二种假设使用独立于气道大小的气道张力来解释裂纹音高的变化，其方式类似于张力对弦共振频率的影响。如果裂纹间距受到气道张力的影响，那么更大的裂纹间距可以解释为在更大的肺容量增加气道张力。

最后，第三种假说提出，在肺容量较大时，裂纹在靠近胸壁的地方产生。根据这一假设，低肺容积产生的裂纹产生于肺的更深部分，并通过肺实质的低通而得到更大范围的过滤。这一假设的结论是，音调的差异是肺实质过滤声音的差异的结果。这也是可行的，这三种机制都有助于增加裂纹高音在更大的肺容量。

综上所述，我们观察到在单次呼吸中，在吸气时噼啪声倾向于增加，在呼气时减少。虽然这一观察的临床意义尚不清楚，但对噼啪产生机制的更好的一般理解为改进肺部疾病的无创诊断提供了希望。

缩写

瑞士法郎：	充血性心力衰竭
IPF:	间质性肺纤维化
PN:	肺炎

披露

Dr. R. Murphy在听诊器公司拥有财务权益。

承认

这项工作部分得到了NIH SBIR (1R43HL7048-01)和听诊科公司的资助。

参考文献

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