Kurt Simon

Die Geschichte der Phonocardiographie und der Spektrophonocardiographie

Vor Harvey (1578–1657) gibt es keine Berichte uber Herztone. In den hypokratischen Schriften wird aber auf das Atemgerausch, asthmatische Befunde oder die eindrucksvollen Gerausche des Hydropneumothorax eingegangen. Sicherlich waren krankhafte Herztone, die schon aus der Entfernung zu horen sind, bekannt. Man deutete sie jedoch als Stimme boser Geister oder als Wunder. Hooke (1635 bis 1703) beschrieb den Herzschlag, etwas spater wurden die Herztone des Feten von Marsac entdeckt. Aus dem Jahre 1654 liegt ein Bericht von Caspar Bartholin d. A. vor, ihm folgen Beobachtungen von Cornelius Stalpert, Vanderwiel (1687), James Douglas (1715), v. Lysten, William Hunter (1757), Benjamin Travers (1809), die auch krankhafte Gerausche beschreiben. Jean Nicola Corvisart , Arzt bei Napoleon und Lehrer Laennecs, berichtet 1806 uber Herzgerausche. Alan Burns (1781–1813) war ein klarer Beschreiber von Herzgerauschen, noch bevor Laennec, teils mit anfanglich direkter Auskultation, teils nach seiner grosen Erfindung des Stethoskopes, die Erfindung der Perkussion von Auenbrugger (1761) wertvoll erganzte. Die direkte Auskultation hatte Laennec von Bayle, einem Kenner der Lungentuberkulose, ubernommen. Den ersten Bericht uber das Stethoskop veroffentlichte Laennec im Juni 1818 in Paris. Im Oktober des gleichen Jahres weist F. J. Mayor, Chirurg in Genf, auf die Bedeutung der Bestimmung des Herztones im Mutterleib zur Orientierung uber Tot- oder Lebendgeburt hin.

Herztonspektrographische Untersuchung nach Arbeitsleistung

Von der Uberlegung ausgehend, durch Veranderungen im Herzspektrum vielleicht Ruckschlusse auf die Arbeitsleistung des Herzens und eine zumutbare Belastung ziehen zu konnen, wurden Arbeitsversuche bei Schulkindern, Jugendlichen und Erwachsenen durchgefuhrt. Die Verwendung des Ergotestes garantierte eine exakt dosierbare Belastung; im allgemeinen wurde sie mit 1,5 W pro kg Korpergewicht durchgefuhrt.

Bemerkungen zur Entstehung der Herztöne

Seit der Beschreibung der Herztone durch Laennec im Jahre 1818 ist oft die Frage ihrer Entstehung diskutiert worden. Schutz geht auf die einzelnen Etappen und ihre Ansicht im Laufe der letzten Jahrzehnte ein. Nicht nur die Entstehung, sondern auch Dauer und zeitlicher Beginn der Tone wurden unterschiedlich beurteilt. Vergleicht man zeitlich Herzton, EKG und Herzsondenerfahrungen, so sieht man, das der erste Herzton mit seinen einleitenden Schwingungen mit dem Beginn des Druckanstieges im Ventrikel und, bezogen auf das EKG, mit der Zeit vor dem hochsten R-Zackenausschlag zusammenfallt. Bei der Systole wird die Phase 1 mit Umformung des Ventrikels, geringem Druckanstieg und Beginn der Schwingungen des ersten Tones und die Phase 2 mit steilem Druckanstieg als Hauptsegment des ersten Tones unterschieden. Der erste Ton reicht in den Anfangsteil der Austreibungszeit hinein, so das nicht nur Herzmuskel, Herzklappen-apparat, sondern auch der Anfangsteil der grosen Gefase das ihrige zum Aufbau des Tones beitragen. Nach Maass und Weber fallen diesem letzten Tonanteil hauptsachlich die hohen Komponenten zu. Die zeitliche Zuordnung von Herzton, EKG und Druckanstieg gibt fur den ersten Ton die Abb. 2, fur beide Tone die Abb. 3 in etwas unterschiedlicher Auffassung von Schurz und McKusick wieder.

Herztonspektrographische Beispiele von Herzkranken

Ohne auf Einzelheiten eingehen zu wollen, seien noch einige herztonspektrographische Bilder von Patienten mit Herzerkrankungen wiedergegeben. Die Abb. 29 zeigt von Beispiel 120, einem 29jahrigen Madchen mit einem angeborenen Herzvitium (Vorhof-Septumdefekt), sowohl im Bereich des ersten Tones (Bild 1) als auch im Bereich des zweiten Tones (Bild 2) in allen Mesbereichen erhebliche Anteile hoher Amplituden.

Herztonspektrographische Untersuchungen bei Erwachsenen

Mit zunehmendem Alter andert sich die Zusammensetzung der Korpergewebe. Der Gehalt an Wasser ist rucklaufig, die Elastizitat nimmt ab, Grose und Umfang des Thorax nehmen zu. Das Verhaltnis Gewebe-Luft in der Lunge verschiebt sich mehr und mehr zugunsten der Luft, um beim Emphysem ein Maximum an Luftvolumen aufzuweisen. Mit zunehmendem Alter hat sich die muskulare Umwandung des Herzens geandert, die Gefase verlieren an Elastizitat, der »Resonanzraum« des Thorax wird groser. Mit diesen Veranderungen kommt es auch zu einer entschiedenen Wandlung des Herztones, dessen Zusammensetzung von den genannten Komponenten abhangig ist. Weitere Beispiele sollen dies verdeutlichen.

Tonabnahmestellen und Störeffekte

Die Auskultation last die Bedeutung der Schicht zwischen Herz und Stethoskop mit unterschiedlicher Schalleitfahigkeit erkennen. Weiches Gewebe, so Fettgewebe, ubertragt den Schall schlechter als Knochengewebe, feuchtes besser als trockenes, der Muskel anders als lockeres Bindegewebe.Den besten schalleitenden Effekt hat das Knochengewebe. Besonderheiten der Hautoberflachen, z. B. eine Ichthyosis, konnen zu Tauschungen fuhren. Einen storenden Effekt geben Haare, Kleidung und unterschiedlicher Druck des Mikrophones auf die Haut. Die Lagerung des Patienten ist von Bedeutung, da mit ihr Lageverschiebungen der Organe innerhalb des Brustraumes einhergehen. Muskeltone, wie der Muskeltremor, konnen tauschen.

Unsere Methode der Herzfrequenzanalyse

Das Interesse an einer Tonfrequenzanalyse der Herzgerausche ist keineswegs neu. Geeignete Methoden zu finden, war und ist schwierig, da die Apparate teuer herzustellen sind oder rechnerisch die Auswertung viel Zeit erfordert (Freudenberg, 1927). Die verschiedenen Methoden der Frequenzanalyse von Herztonen werden von G. Oberhoffer einander gegenubergestellt und in ihren ubereinstimmenden Ergebnissen verglichen. Als erste Methode wurde das Tonfrequenzspektrometer von Freystedt (Siemens-Halske) verwendet. 27 Simultanfilter umfassen den Frequenzbereich von 5 bis 750 Hz. Die Anzeige erfolgte auf einem Leuchtschirm einer Braunschen Rohre, die zeitlichen Veranderungen wurden kinematographisch festgehalten. Die zweite Methode beruht auf der rechnerischen Analyse des Summationsphonocardiogramms, die drittens zum Vergleich herangezogene Analyse wurde mit dem Projektionsperiodographen von Meyer-Eppler durchgefuhrt, einer photomechanischen Apparatur mit Parallellinienraster. — Auch zur Abgrenzung der optimalen Filterbereiche, wie sie heute in der ublichen Phonocardiographie verwendet werden, war es notig, Apparaturen zu bauen, die das Frequenzspektrum des Herztones in viele Bander zerlegten, um so zu optimaler Erfassung und Auswertung zu kommen. Mit diesen Arbeiten befasten sich insbesondere Mannheimer, Leatham und Maass, Weber, Holdack u. a. Man einigte sich auf maximal sechs Filter, die zu einer Analyse der Tone im interessierenden Frequenzbereich als ausreichend anzusehen sind. Einen Uberblick uber die Lage einzelner Filter und ihre Uberschneidung gibt die Abb. 4 nach Holdack. — Die Methode einer spektrographischen Aufzeichnung mit Hilfe des Tonbandes, wie sie von McKusick angegeben wird, wurde auch von mir 1957 versucht, spater jedoch wieder fallengelassen, da die Methode zu umstandlich ist und ihr Grenzen gesetzt sind. Die Herztone werden mit einem Mikrophon auf einem Tonband aufgenommen. Dieses Tonband wird zu einer Tonbandschleife zusammengeklebt und mit Hilfe des Suchtonverfahrens auf seinen Frequenzgehalt hin abgetastet. Eine Trennung des ersten und zweiten Tones war hierbei nicht moglich. Nach anderen Uberlegungen, die jedoch zu keiner brauchbaren Methodik fuhrten, wurde auf die Versuchsanordnung unter Verwendung von zahlreichen Filtern, wie sie in ahnlicher Weise fur seine Versuche auch von McKusick verwandt wurde, zuruckgegriffen.

Die Herztonspektrographie bei Schulkindern

Das Herztonspektrogramm beim Schulkind ahnelt noch weitgehend dem des Kleinkindes. Hohe Frequenzen sind oft vertreten, doch beherrscht der tiefe Gipfel das Tonbild. Ein entsprechendes Beispiel zeigt die nachste Abbildung.

Embryologische, anatomische und physiologische Bemerkungen

Bei niedrigen Wirbeltieren, so bei Fischen, besteht das Herz aus einem einfachen Schlauch, einem rein venosen Herz, das in vier Abschnitte zu unterteilen ist: Sinus cordis, Atrium, ventriculus und Bulbus cordis. Erst wenn die Kiemenatmung endet und die Lungenatmung einsetzt, ist ein zweigeteiltes System erforderlich. Im Vordergrund der Herzentwicklung steht die Verwandlung einer einfachen Rohre, durch die der Blutstrom anfanglich ungeteilt fliest, zu einem komplizierten Organismus mit zwei Vorhofen und zwei Kammern, also einem in der Mitte geteilten Herz, das das arterielle, von der Lunge kommende Blut in den grosen Kreislauf hineinpumpt und das zuruckfliesende wieder der Lunge zufuhrt. Wahrend dieser ganzen Entwicklung darf die Blutbewegung auch wahrend des Wachstums des Embryos nie unterbrochen werden. Der Pulmonalkreislauf kann sich in der Zeit vor der Geburt nicht endgultig entwickeln, da die Bedingungen, die nach der Geburt auftreten, noch nicht gegeben sind. Im Augenblick der Geburt mus jedoch alles zur Ubernahme der neuen Lebensaufgabe bereitstehen (Clara, Patten).

Herztonspektrographie bei lungenkranken Patienten

Bei der Durchfuhrung meiner Untersuchungen ging ich von der Hypothese aus, das eine Einengung der Lungenstrombahn, sei es operativ, sei es durch krankhafte Lungenprozesse, eine Druckveranderung und moglicherweise eine Steigerung des Blutdruckes im kleinen Kreislauf mit Veranderung des Herztonspektrums im Gefolge hat. Bei schwerkranken Patienten mit chronischer Einengung der Lungenstrombahn erheblichen Ausmases kann bekanntlich ein Cor pulmonale auftreten. Druckerhohungen im grosen Kreislauf fuhren zu mesbaren Veranderungen. Wichtig ware einmal eine gute Methode, um die Druckbestimmung im kleinen Kreislauf zu finden. Aus der Elektrocardiographie sind Kurvenveranderungen bekannt, die auf eine derartige Rechtsbelastung hinweisen. Diese Veranderung des P zum P-Pulmonale tritt jedoch erst dann auf, wenn bereits eine erhebliche Schadigung des rechten Herzens vorhanden ist. Die Herzsonde, deren Technik an wenige Krankenhauser gebunden ist, gibt eine weitere Moglichkeit der exakten Messung des Druckes im kleinen Kreislauf; das Rontgenbild mit einer Rechtsbetonung des Herzens und einer Drehung der Herzachse erlaubt einen zusatzlichen, aber unsicheren Ruckschlus. — Bei der klinischen Untersuchung ist die Betonung des zweiten Herztones uber der Arteria pulmonalis bekannt. — Befunde der Herztonspektrographie bei Kranken mit erheblichen Lungenerkrankungen zeigen die nachsten Beispiele: