Lehti 12: Alkuperäis­tutkimus 12/1998 vsk 53 s. 1347

Lapsen sydämen kuuntelu: pelkkää magiaako? Tallentava elektroninen stetoskooppi ja tietokoneanalyysi apuna lasten sydämen sivuäänien seulonnassa

Työryhmämme on kehittämässä tallentavaa elektronista stetoskooppia, jota tavanomaisen kuuntelun ohella voidaan tietokoneen avulla käyttää ääniaineksen analysointiin, tallentamiseen ja tiedonsiirtoon. Kokemustemme mukaan laitteen avulla voidaan erottaa hyvin lasten sydämen viattomat sivuäänet patologisista. Erityisen selvä, säännönmukainen ja toistettava löydös on viattomasta vibraatiosivuäänestä saatu spektrogrammi.

Anna-Leena NoponenSakari LukkarinenAnna AngerlaKari Sikiö

"Teknillistyneellä ajalla on myös teknillistynyt lääketiede. Koska ihminen korkeatasoisesta tekniikasta huolimatta enimmiltään elää vielä maagisesti, parantaa myös teknillistynyt lääketiede suurelta osalta maagisesti, vaikka parantaja sen enempää kuin parannettava eivät olekaan siitä itse tietoisia", toteaa Arthur Jores kirjassaan Ihminen ja hänen sairautensa (1). Lukuisien laboratoriotutkimusten ja kuvantamismenetelmien viidakossa kliiniset taidot saattavat jäädä alikehittyneiksi, kliininen silmä sokeaksi ja kliininen korva kuuroksi. Stetoskoopilla kuuntelu on yksi kunnioitusta herättävistä lääkärin tutkimiskeinoista. Kukapa ei muistaisi opiskeluaikojen ylpeyttä, kun ensimmäisen kerran sai kaulalleen oman stetoskoopin. Televisiosarjojenkaan lääkäri ei ole lääkäri ilman niskan taakse rennosti heitettyä kuunteluvälinettä. Mutta mikä merkitys on nykypäivänä itse kuuntelutaidolla? Jos stetoskoopin välittämää kuuntelulöydöstä ei osata tulkita ja joudutaan käyttämään aikaavievempiä ja kalliimpia tutkimusmenetelmiä, kuten kaikututkimusta, lääkärikunnan symbolista, stetoskoopista, tulee pelkkä taikakalu.

Lasten sydämen viattomat sivuäänet ovat varsin yleisiä. Neuvola- ja koululääkärien ongelmana onkin, millaisia ääniä voidaan huoleti jäädä seuraamaan ja millaisista äänistä voidaan heti varmuudella sanoa vanhemmille, että kyseessä on viaton sivuääni. Lastentautien poliklinikassa lähetteiden perusteella sivuääniä arvioivan lääkärin työ tuntuu joskus turhauttavalta. Ääni voi olla selvästi fysiologinen eikä mitään sydänvikaan viittaavia kliinisiä löydöksiä ole, mutta sivuääni saattaa kuitenkin kuulua vuosia ja jo aiemmin tutkittu lapsi ilmaantuu parin vuoden kuluttua uudelleen vastaanotolle uudella lähetteellä. On arvioitava, riittävätkö EKG, thoraxröntgen ja neliraajaverenpainemittaukset varmistamaan sivuäänen viattomaksi. On pohdittava kaikututkimuksen tarpeellisuutta ja hinta-hyötysuhdetta, mikäli se tehdään systemaattisesti kaikille sivuäänipotilaille (2,3,4,5).

Ultraäänilaitteen käsittelyn ja löydösten tulkinnan opettelu vaatii runsaasti aikaa ja kokemusta. Laitteet ovat kalliita ja ahkerassa käytössä, joten tutkimukseen ei aina pääse, silloinkaan kun laitteen taitaja olisi käytettävissä. Toisaalta kokenut kuuntelija tunnistaa suurimman osan fysiologisista sivuäänistä viattomiksi (6,7,8). Tältä pohjalta työryhmämme ryhtyi suunnittelemaan korvan avuksi tallentavaa ja analysoivaa stetoskooppia (9,10) sekä tutkimaan, onko sitä apuna käyttäen mahdollista tunnistaa luotettavasti lasten sydämen viattomat sivuäänet.

LASTEN SYDÄMEN VIATTOMAT SIVUÄÄNET

Yli puolella kaikista terveistä lapsista kuuluu sydämestä jossain elämän vaiheessa viaton sivuääni. Ajoittain kuuluvat pienet pehmeät suhahdukset kuuntelijan on helppo mieltää viattomiksi, mutta useita vuosia kuuluvat voimakkaammat sivuäänet saattavat muodostua ongelmaksi. Jos sivuääni voidaan riittävän selvästi ja luotettavasti todeta viattomaksi ensimmäisellä tutkimuskerralla, säästetään vanhempia turhilta huolilta ja terveydenhuoltoa toistuvilta, "varmuuden vuoksi" tehtäviltä tutkimuksilta.

Tavallisin viaton sivuääni lapsilla on Stillin ääneksi kutsuttu vibratorinen sivuääni. Se on musikaalinen vingahtava alku- ja keskisystolinen sivuääni, joka voimistuu makuulla. Selvimmin se on kuultavissa 4-6 vuoden ikäiseltä. Ääni voi olla ajoittain jopa III/VI astetta, jolloin nimitys "lokinhuutoääni" kuvaa sitä varsin hyvin. Äänen arvellaan johtuvan joko aorttaläpän tai vasemman kammion ulosvirtauskanavan seinämän värinästä.

Fysiologinen ejektioääni on pehmeä puhaltava alkusystolinen sivuääni. Se kuuluu erityisen hyvin hyperkineettisessä tilanteessa ja voimistuu makuuasennossa. Ejektiosivuäänen aiheuttaa virtaus keuhkovaltimossa, ja selvimmin se on kuultavissa kolmannesta kylkiluuvälistä vasemmalta.

Laskimohumina on jatkuva systolis-diastolinen sivuääni, joka kuuluu parhaiten supraklavikulaarikuopasta oikealla puolella sekä ylhäältä rintalastan takaa. Pään asento, hengitysvaihe ja hydrostaattinen paine ylävartalon alueella vaikuttavat kuultavan äänen voimakkuuteen. Laskimohumina syntyy kaulalaskimoiden virtauksesta yläonttolaskimoon. Eteistäytön eli diastolen aikana virtausnopeus on suurimmillaan, joten ääni on voimakkain ja korkein diastolen alussa.

Valtaosa lasten sydämen viattomista sivuäänistä on joko vibratorisia sivuääniä, ejektiosivuääniä tai laskimohuminoita. Varsinkin isommilla lapsilla tavataan aortan alueen fysiologista ejektioääntä. On kuitenkin muistettava, että aortan ejektiosivuääneen liittyy varsin usein jonkinasteinen aortan anomalia (11,12).

Erotusdiagnostiikan kannalta tärkeät patologiset sivuäänet

Kun lapsen sydämestä kuuluu sivuääni, normaali EKG ja sydämen röntgenkuva eivät aina sulje pois sydämen rakennevian mahdollisuutta. Erotusdiagnostisesti varteenotettavia vikoja ovat aortta- ja keuhkovaltimoläpän ahtaumat, aortan kaaren ahtauma, kammioväliseinän aukko, eteisväliseinän aukko ja avoin valtimotiehyt. Aortan koarktaatio, eteisväliseinän aukko ja avoin valtimotiehyt saattavat vaatia leikkaushoitoa, vaikka EKG:n tai röntgenkuvan perusteella sydämen kuormituksen merkkejä ei ole nähtävissä. Kammioväliseinän aukon yhteydessä ja läppäahtaumissa, erityisesti aorttaläpän anomalioissa, endokardiittiprofylaksia on tarpeen. Lisäksi suhteellisen lieväasteisessakin aorttaläppä-stenoosissa raskaat fyysiset ponnistukset saattavat johtaa sydänlihaksen iske- miaan, minkä vuoksi aorttaläppästenoosin tunnistaminen on erittäin tärkeää, vaikkei aihetta leikkaushoitoon olisikaan.

Normaalisti veren virtausnopeus aortassa ja keuhkovaltimossa on noin 1 m/s. Ahtaumassa virtausnopeus on lisääntynyt, jolloin sivuäänen voimakkuus ja taajuus kasvavat suhteessa virtauksen painegradienttiin. Toisin sanoen mitä tiukempi stenoosi, sitä voimakkaampi ja korkeampi sen aiheuttama sivuääni on. Ahtaumassa sivuäänen intensiteettikuvaaja on muodoltaan nouseva-laskeva ruutuässä ja täyttää koko systolen. Jos ahtauma on läppätasolla, kehittyy poststenoottinen dilataatio ja siihen liittyy kuultava alkusystolinen klikki. Tällainen auskultaatiolöydös on aina patologinen.

Aortan kaaren ahtauman aiheuttama sivuääni kuuluu parhaiten selästä. Aortan kuuntelualueella sitä on vaikea erottaa fysiologisesta sivuäänestä. Tämän vuoksi reisivaltimosykkeiden tunnustelu ja neliraajaverenpainemittaukset olisi aina syytä liittää sivuäänipotilaan kliiniseen tutkimukseen.

Pienet ja kohtalaisen kokoiset kammioväliseinän aukot eivät nosta oikean kammion ja keuhkoverenkierron painetta. Tällöin paine-ero ja virtausnopeus ovat suuret, sivuääni selvä ja korkea. Sivuääni alkaa välittömästi ensimmäisestä sydänäänestä alkusystolessa. Mikäli aukko on hyvin pieni, virtaus ja sivuääni päättyvät ennen diastolen alkua.

Eteisväliseinän aukkoon liittyvä sivuääni ei johdu oikovirtauksesta eteistasolla vaan lisääntyneestä virtauksesta keuhkovaltimossa. Sivuäänenä se ei juuri poikkea fysiologisesta ejektiosivuäänestä. Sen sijaan eteisväliseinäaukon virtaus aiheuttaa toisen äänen pysyvän leveän jakautumisen, ts. fysiologinen hengitysvariaatio puuttuu. Jos eteisväliseinän tai kammioväliseinän aukko on kohtalaisen iso, sternumin vasemmassa alareunassa sydämen kärjessä voi lisäksi erottua keskidiastolinen trikuspidaalivirtauksesta aiheutuva sivuääni. Tällöin suntti on jo niin suuri, että EKG:ssä ja röntgenkuvassa on todettavissa sydämen kuormitusta.

Avoimessa valtimotiehyessä aortan ja keuhkovaltimon välillä on virtausta myös diastolessa, joten sivuääni ulottuu diastolen puolelle. Erona laskimohuminaan avoimen valtimotiehyen sivuääni on systolessa korkeampi kuin diastolessa, koska virtausnopeus on systolessa suurempi kuin diastolessa. Lisäksi avoimen valtimotiehyen sivuääni kuuluu voimakkaimmin vasemmassa keskiklavikulaarilinjassa, kun taas laskimohumina kuuluu voimakkaammin oikealla (11,12).

AINEISTO JA MENETELMÄT

Sydänääniä kerättiin syyskuun 1995 ja helmikuun 1997 välisenä aikana Uudenmaan sairaanhoitopiirin aluesairaaloiden poliklinikoissa. Potilasaineistona olivat valikoimattomat lastenkardiologisen poliklinikan potilaat, joiden ikä vaihteli vastasyntyneestä aina 20 ikävuoteen asti. Lastenkardiologi tutki kaikki potilaat. Patologisen sivuäänen diagnoosi oli varmistettu myös lastenkardiologin tekemällä kaikukardiografiatutkimuksella. Myös suurimmalle osalle niistä potilaista, joilla oli löydetty viaton sivuääni, tehtiin lisäksi kaikututkimus.

Käsiteltyjä ääninäytteitä oli yhteensä 131 yhteensä 129 lapsesta. Kahdella lapsella oli samanaikaisesti kaksi viatonta sivuääntä (istuessa selvä laskimohumina, joka katosi makuulla, sekä makuuasennossa voimistuva vibraatiosivuääni). Taulukossa 1 on esitetty yhteenveto tutkituista ääninäytteistä.

Äänten rekisteröinnissä käytettiin Teknillisessä korkeakoulussa kehitettyä laitteistoa, johon kuuluivat kädessä pidettävä elektroninen stetoskooppikuunteluosa ja kuulokkeet sekä ääniominaisuuksin varustettu kannettava mikrotietokone. Äänet rekisteröitiin digitaalisesti suoraan tietokoneen muistiin käyttäen auskultaatiolöydösten rekisteröintiä ja dokumentointia varten varta vasten kehitettyä ohjelmaa. Rekisteröidyt ääninäytteet kuunneltiin myöhemmin uudelleen ja samanaikaisesti tarkasteltiin löydöksiä tietokoneen näytöltä.

TULOKSET

Ääniä tarkasteltiin kuvaajilta, joita esitetään kuvissa 1-12. Ylemmässä kuvassa on nähtävissä fonokardiogrammia vastaava äänen voimakkuutta kuvaava käyrä, alempana on äänen taajuusjakaumaa kuvaava spektrogrammi.

Kuvat 1-5 kuvaavat terveitä lapsia, kuvat 6-12 rakennevikoja.

POHDINTA

Kehittämämme laitteiston ja menetelmän avulla pystyimme mielestämme luotettavasti erottamaan viattomat sivuäänet rakennevian aiheuttamista sivuäänistä. Erityisesti lapsilla yleisin sivuääni eli vibraatiosivuääni poikkesi selvästi kaikista muista äänistä. Löydös sopii hyvin malliin, jonka mukaan vibraatioääni johtuu joko vasemman kammion seinämän, aorttaläpän tai jonkin muun rakenteen värinästä (11). Spektrogrammissa vibraatioäänen kuvaaja erottui sekä ajallisesti että taajuudeltaan selvästi erillisenä alueena. Kaikissa muissa sekä fysiologisen että patologisen virtauksen aiheuttamissa äänissä ääniaines jakautui tasaisemmin ja laajemmalle taajuusalueelle kuin vibraatioäänessä. Hyvin pienen kammioväliseinäaukon yhteydessä on myös kuultavissa vibraatiokomponentti. Todennäköisesti sen aiheuttaa kapean ja nopean virtaussuihkun aikaansaama värinä kammion seinämässä. Spektrogrammissa nähdään fysiologisen vibraatioäänen tapaan selvä erillinen taajuuskomponentti, mutta tässä tapauksessa se on noin 600 Hz:n paikkeilla. Koska virtausnopeus pienessä kammioväliseinän aukossa on nelinkertainen verrattuna normaaliin vasemman kammion tyhjenemiseen, värinätaajuus on myös suurempi ja ääni niin korkea, ettei erotusdiagnostisia vaikeuksia pienen kammioväliseinäaukon ja fysiologisen vibraatioäänen välillä pitäisi olla.

Pehmeä ejektioääni on useimpien lääkärien helppo mieltää fysiologiseksi. Toisaalta eteisväliseinän aukon aiheuttama sivuääni ei poikkea paljonkaan fysiologisesta ejektioäänestä. Samantyyppinen sivuääni esiintyy kuumeen tai anemian yhteydessä. Eteisväliseinän aukon diagnostinen kriteeri on toisen sydänäänen pysyvä jakautuminen, jota voi olla vaikea todeta kuunnellen. Tällöin äänen kuvaajan analysoinnista saattaa olla apua.

Myös laskimohuminan ja avoimen valtimotiehyen sivuäänten erilaisuus oli kuvannettavissa. Laskimohuminan painottuminen diastoleen ja avoimen valtimotiehyen systoleen on havaittavissa selvimmin näiden spektrogrammeja tarkastelemalla. Laskimohuminan katoamisen makuulla voi varmistaa rekisteröimällä äänet sekä pysty- että vaaka-asennossa olevalta potilaalta.

Aortan alueen virtausäänen syy kannattaa selvittää tarkasti. Taustalla voi olla lievä aorttaläpän anomalia, jolloin endokardiittiprofylaksia on tarpeen. Lisäksi tällaisen sivuäänen ilmetessä lapsi tulisi tutkia erityisen huolellisesti aortta koarktaation varalta. Kaksipurjeinen aorttaläppä ja aortan koarktaatio ovat yleinen yhdistelmä.

Koska virtausnopeuden kasvu lisää sivuäänen kestoa, voimakkuutta ja taajuutta, voidaan kehittämäämme laitetta käyttää myös esimerkiksi läppävikojen selvittelyssä ahtauman asteen luokittelussa ja ennen kaikkea seurannassa, varsinkin aikuisiällä, jolloin näkyvyys kaikututkimuksessa ei enää ole välttämättä hyvä. Aikuisen tutkittavan tukeva rakenne ja paksu rasvakerros vaimentavat ääniä, jolloin taajuusjakaumakäyrä on intensiteettikuvaajaa käyttökelpoisempi. Laite antaa mahdollisuuden myös sydänäänten ja niiden jakautumisen tarkasteluun. Kiehtova uusi tutkimuskohde saattaisivat olla myös esimerkiksi infraäänet. Tutkitusta materiaalista mm. löytyi mm. usein 30 Hz:n taajuudella kolmas ja neljäs sydänääni. Löydöstä voidaan ehkä hyödyntää sydänlihaksen toimintaa tutkittaessa.

Lasten sydämen sivuäänien seulonnassa tai selviä kuuntelulöydöksiä tarkasteltaessa samanaikainen EKG-rekisteröinti ei ole välttämätön. Joskus kuitenkin samanaikaisesti rekisteröity EKG saattaa olla tarpeen tai suorastaan välttämätön. Yhtäaikainen rekisteröinti on mahdollista ja helpottaa löydösten tulkintaa.

Kehittämämme stetoskooppi siirtää auskultoitavan äänen tietokoneelle taajuussisältöä muuttamatta, toisin kuin tavallinen stetoskooppi, joka letkujen vuoksi muokkaa akustisesti äänen taajuusjakaumaa. Tarvittaessa laitteistollamme ääntä voidaan muokata jälkikäteen sekä kuuntelua että analyysiä varten, mikä ei ole mahdollista perinteistä stetoskooppia käytettäessä. Esimerkiksi häiritsevät äänet, kuten laitteen käsittelystä ja ihokontaktista aiheutuvat matalat käsittelyäänet tai korkeat hengitysäänet, on mahdollista suodattaa digitaalisesti pois, koska ne ovat eritaajuisia kuin patologiset virtausäänet tai fysiologisen vibraatiosivuäänen "vibraatiospotti". Nopeita virtauksia tutkittaessa taajuusjakauman asteikkoa voidaan laajentaa yli 1 000 Hz:n, mikä tarjoaa mahdollisuuden tutkia ja verrata suuriiradienttisten nopeiden virtauksien aiheuttamia ääniä.

Mielestämme kehittämäämme tallentavaa stetoskooppia voidaan käyttää diagnostisena apuvälineenä ja auskultaation opetusvälineenä. Sitä apuna käyttäen voidaan pohtia, mistä on todella kyse sydämen virtauksia ja ääniä kuunneltaessa. Erityisesti lasten sivuääniä seulottaessa voidaan todeta, että jos sivuääni täyttää fysiologisen äänen kriteerit eivätkä muu status tai anamneesi viittaa sydänvikaan ja lisäksi tarvittaessa otetut EKG ja röntgenkuvat ovat normaalit, lisätutkimuksia ja jatkoseurantaa sivuäänen suhteen ei tarvita. Työryhmällämme on myös myönteisiä kokemuksia laitteen käytöstä etäkonsultaatiossa.

KIRJALLISUUTTA

Kirjoittajat

Kirjoittajat
Anna-Leena Noponen
LKT, lastenkardiologian erikoislääkäri, Uudenmaan
sairaanhoitopiirin konsultoiva lastenkardiologi, erikoislääkäri
Jorvin sairaala
Sakari Lukkarinen
DI, GETA-Graduate School -tutkija
Teknillinen korkeakoulu, sovelletun elektroniikan laboratorio
Anna Angerla
LL
Kari Sikiö
tekn. yo
Teknillinen korkeakoulu


Kirjallisuutta
1
Jores A. Ihminen ja hänen sairautensa. Helsinki: Kirjayhtymä 1965.
2
Lembo NJ, Dell'Italia LJ, Crawford MH, O'Rourke RA. Bedside diagnosis of systolic murmurs. N Engl J Med 1988;318:1572-1578.
3
Swenson JM, Fishcer DR, Miller SA, Boyle GJ, Ettedgui JA, Beerman LB. Are chest radiographs and electrocardiograms still valuable in evaluating new pediatric patients with heart murmurs or chest pain? Pediatrics 1997;99:1-3.
4
Smythe JF, Teixeira OHP, Demers PP, Feldman W. Initial evaluation of heart murmurs: is echocardiography mandatory? Pediatrics 1990;86:497-500.
5
Danford DA, Nasir A, Gumbiner C. Cost assessment of the evaluation of heart murmurs in children. Pediatrics 1993;91:365-368.
6
Van Oort A, Hopman J, De Boo T, Van Der Werf T, Rohmer J, Daniels O. The vibratory innocent heart murmur in schoolchildren: A case-control doppler echocardiographic study. Pediatric Cardiol 1994;15:275-281.
7
Van Oort A, Hopman J, De Boo T, Van Der Werf T, Rohmer J, Daniels O. The vibratory innocent heart murmur in schoolchildren: Difference in auscultatory findings between school medical officers and a pediatric cardiologist. Pediatric Cardiol 1994;15:282-287.
8
Hansen Lk, Birkebaek NH, Oxhoj H. Initial evaluation of children with heart murmurs by the non-specialized paediatrician. Eur J Pediatr 1995;154:15-17.
9
Tavel ME, Brown DD, Shander D. Enhanced auscultation with a new graphic display system. Arch Int Med 1994;154:893-898.
10
Selig MB. Stethoscope and phonoaudio devices: Historical and future perspectives. Am Heart J 1993;126:262-268.
11
Emmanoulides GC, Riemenschneider TA, Allen HD, toim. Moss and Adams Heart Disease in Infants, Children, and Adolescents: Including the fetus and young adult, Vol I. Baltimore: Williams&Wilkins 1995.
12
Pesonen E. Lapsen sydänvian kliininen taudin määrittely. Suom Lääkäril 1989;44:2224-2231.

Taulukot
Lääkäriliitto Fimnet Lääkärilehti Potilaanlaakarilehti Lääkäripäivät Lääkärikompassi Erikoisalani Lääkäri 2030