Table Of ContentFORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Nr.1376
Herausgegeben
im Auftrage des Ministerprasidenten Dr. Franz Meyers
von Staatssekretar Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt
DK 621.37:534.4:616.2
Dr. med. Kurt Simon
CheJarzt der Klinik Aprath,
Kinderheilstătte und Pachkrankenhaus fur Atmungsorgane, Aprath
Frequenzanalysen der Herztone mit einem
Herztonspektrographen
Dipl.-Ing. Georg Kosel
Forschungsinstitut fur Hochfrequenzplysik der Gesellschaft zur Forderung der
astroplysikalischen Forschung e. V., Rolandseck
Elektronischer Herztonspektrograph
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
ISBN 978-3-663-06316-2 ISBN 978-3-663-07229-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-07229-4
Verlags-Nr. 011376
© 1965 b y Springer Fachmedien Wiesbaden
Urspriinglich erschienen bei Westdeutscher Verlag, Koln und Opladen 1965
Inhalt
Vorwort.......................................................... 7
I. Geschichte der Phonocardiographie und der
Spektrophonocardiographie ................................... 11
II. Embryologische, anatomische und physiologische Bemerkungen . . .. 13
III. Bemerkungen zur Entstehung der HerztOne ..................... 16
IV. Unsere Methode zur Herzfrequenzanalyse ....................... 20
V. Tonabnahmestellen und StOreffekte ............................. 26
VI. Herztonspektrographie bei Kleinkindern ........................ 34
VII. Herztonspektrographie bei Schulkindern ........................ 40
VIII. Herztonspektrographische Untersuchungen bei Erwachsenen ...... 46
IX. Herztonspektrographische Untersuchungen nach Arbeitsleistung ... 51
X. Herztonspektrographie bei lungenkranken Patienten .............. 59
XI. Herztonspektrographische Beispiele von Herzkranken . . . . . . . . . . . .. 69
XII. Besprechung der Ergebnisse ................................... 71
Zusammenfassung ................................................. 75
Literaturverzeichnis ................................................ 77
Technischer Anhang: Elektronischer Herztonspektrograph . . . . . . . . . . . . .. 81
I. Einleitung .................................................. 83
II. Das Grundprinzip des Herztonspektrographen ................... 85
III. Der Eingangsteil .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87
IV. Der Analysator .............................................. 89
a) Modulator und Filter ...................................... 89
b) Logarithmierung .......................................... 91
V. SchluBbemerkung ... ... ...... .......... ... ....... ... .... ... .. 94
Literaturverzeichnis ................................................ 95
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Vorwort
Die klinische Untersuchung, die Rontgenkontrolle, das Elektrocardiogramm und
die Phonocardiographie sowie die Ballistocardiographie vermitteln einen gut en
Einblick in physiologische und pathologische V organge am Herzen, sie bilden,
durch die Herzsonde erganzt, die Grundlage zu der modernen Therapie von
Herzerkrankungen. Die Herztonspektrographie ist eine neue Methode, die die
aufgezahlten nicht ersetzen kann. Sie gestattet aber einen Einblick in die Ent
stehungsweise der Herztone und laBt manchen RiickschluB zu, den die aufge
zahlten Methoden nicht ermoglichen. - Herz und Lunge sind in ihrer Funktion
eng verkniipft. Erkrankungen des Herzens fiihren zu Veranderungen der Lunge,
wie gleichermaBen Lungenerkrankungen Riickwirkungen auf die Funktion des
Herzens ausiiben. Bedeutungsvoll wurden Untersuchungen der Herzfunktionen,
nachdem es moglich war, durch mehr oder weniger ausgedehnte operative Ein
griffe auch innerhalb der Lunge Krankheitsherde auszuschalten und zu entfernen.
Mit diesen Eingriffen war oft eine ausgedehntere Einengung der Lungenstrom
bahn verbunden, die in extremen Fallen zu erheblicher Belastung der rechten
Herzkammern fiihren kann. Spirographische Untersuchungen der Lungen
funktion und die Elektrocardiographie vermogen uns einen Teileinblick in die
FunktionsstOrungen von Lunge und Herz zu verschaffen. Ausgehend von der
Obedegung, daB eine Druckerhohung im kleinen Kreislauf auch zu einer Ande
rung des Herztones fiihren miisse, wurden die hier vorliegenden Untersuchungen
begonnen, zuerst 1957 in Zusammenarbeit mit der Firma Rohde und Schwartz,
spater in Serienversuchen in Zusammenarbeit mit Herrn Dr. RUPPEL, dem Leiter
des Institutes fiir Hochfrequenzphysik in Rolandseck. Ihm ist ein entsprechendes
Gerat zu verdanken, dessen Erstellung dankbarerweise von dem Ministerprasi
denten des Landes Nordrhein-Westfalen - Landesamt fiir Forschung - in Diissel
dorf unterstiitzt wurde.
Die folgenden Be£unde wurden mit diesem Apparat erhoben und zu deuten ver
sucht. Sie stellen zunachst einen Versuch dar, zu einer Erkenntnis der Anwen
dungsmoglichkeit der neuen Methode Zu kommen, soweit die vorhandene Appa
ratur und die damit gesammelten Erfahrungen dies gestatten. Ahnliche Unter
suchungen wie die hier vorgelegten sind mir lediglich aus der Literatur in den
U SA von McKuSICK bekannt. Den folgenden Ausfiihrungen sind manche Er
fahrungen aus seinem interessanten Buch » Cardiovascular sound in health and
diseases« zugrunde gesetzt.
Aprath 1963 K. SIMON
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Frequenzanalysen der HerztOne
mit einem Herztonspektrographen
1. Die Geschichte der Phonocardiographie
und der Spektrophonocardiographie
Vor HARVEY (1578-1657) gibt es keine Berichte tiber Herztone. In den hypo
kratischen 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 BAR
THOLIN d. A. vor, ihm folgen Beobachtungen von CORNELIUS STALPERT, VANDER
WIEL (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
tiber Herzgerausche. ALAN BURNS (1781-1813) war ein klarer Beschreiber von
Herzgerauschen, noch bevor LAENNEC, teils mit anfanglich direkter Auskultation,
teils nach seiner groBen Erfindung des Stethoskopes, die Erfindung der Per
kussion von A UENBRUGGER (1761) wertvoll erganzte. Die direkte Auskultation
hatte LAENNEC von BAYLE, einem Kenner der Lungentuberkulose, tibernommen.
Den ersten Bericht tiber das Stethoskop veroffentlichte LAENNEC im Juni 1818 in
Paris. 1m Oktober des gleichen Jahres weist F. J. MAYOR, Chirurg in Genf, auf
die Bedeutung der Bestimmung des Herztones im Mutterleib zur Orientierung
tiber Tot- oder Lebendgeburt hin. Das von LAENNEC erfundene Stethoskop,
anfanglich eine Papierrohre, wurde im »Goldenen Jahrhundert der Stetho
skopie« - McKuSICK - tiber die verschiedensten und kompliziertesten Zwischen
stufen bis zum heutigen Schlauchstethoskop entwickelt. Die Arbeiten LAENNECS
wurden in viele Sprachen tibersetzt, seine Idee in mehreren Landern zugleich
aufgegriffen und weiterentwickelt. Mit der Fortentwicklung der Stethoskopie
galt es, auch Nebengerausche zu erkennen und zu klaren. Wesentlich hierbei ist,
daB das menschliche Ohr nicht wie ein Gerat der Frequenzanalyse in physikalisch
exakter Form die Nebengerausche zu registrieren vermag. Sicherlich ist manche
Annahme aus den Tonen herausgehort oder vom Beurteilenden subjektiv hinein
gelegt worden. W. EINTHOVEN schrieb 1894 in Leyden zum ersten Male ein
Elektrocardiogramm, O. FRANK 1904 ein Phonocardiogramm, das, praecordial
abgenommen, den Schall tiber ein reflektierendes Spiegelchen photographisch
zur Aufzeichnung brachte. 1907 berichtet EINTHOVEN, der 1924 wegen seiner
Arbeiten zur Elektrocardiographie (EKG) den Nobelpreis erhielt, tiber die
galvanometrische Aufzeichnung der Herztone. 1918 wurde die Stethoskopie
durch die Phonocardiographie erganzt, die es ermoglichte, Herzgerausche aufzu
zeichnen, Versuche, die auch von K. HUERTHLE mittels der MAREY schen Kapsel
begonnen worden waren. Die modernen Apparaturen zur Herzschallregistrierung
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bestehen aus einem Herzschallmikrophon, der Verstarkerapparatur und der Regi
striereinrichtung, an die man eine Lautsprechereinrichtung oder einen Kathoden
strahlenoszillographen anschlieBen kann. Innerhalb der Apparatur eingebaute
Frequenzfilter erlauben es, bestimmte Frequenzbander auszublenden, auf deren
Lage man sich international einigte. Das optisch wiedergegebene Gerausch vermag
yom Auge nicht aufgelost zu werden, es ist nicht moglich, in ihm selektive
Komponenten zu erkennen und Riickschliisse auf ein Gesamtspektrum zu ziehen.
Zeitliche Zusammenhange vermag jedoch das Phonocardiogramm in ausrei
chender Weise zu dokumentieren.
Erst im letzten Jahrzehnt begann die neue Methode der Gerauschspektrographie
zum Studium der HerztOne und Gerausche dutch GECKELER und Mitarbeiter,
die dieses Vorgehen Cardiospektrographie nannten, und durch McKuSICK, der
sie als Spektralphonocardiographie bezeichnete. Leider sind die Registrier
methoden noch nicht so weit, gleichzeitig die Zeit, die Frequenzen und die Ampli
tuden der Frequenzen aufzuzeichnen. Die dreidimensionale Registrierung, die von
McKuSICK (Abb. 1) auf Grund von Ergebnissen rekonstruiert wurde, ist nicht
befriedigend, da entweder auf eine exakte Registrierung der Amplituden oder der
Zeit verzichtet werden muB und dutch die Unscharferelation Grenzen gesetzt
sind. (MEYER-EpPLER). Die vorliegenden eigenen Untersuchungen muBten unter
Vernachlassigung der Zeitkomponente durchgefiihrt werden.
A
Abb. 1 Dreidimensionales Modell Cnach McKuSIK)
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II. Embryologische, anatomische und physiologische
Bemerkungen
Bei niedrigen Wirbeltieren, so bei Fischen, besteht das Herz aus einem einfachen
Schlauch, einem rein veni:isen 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.
1m V ordergrund der Herzentwicklung steht die Verwandlung einer einfachen
Ri:ihre, durch die der Blutstrom anfiinglich ungeteilt fiiefit, zu einem kompli
zierten Organismus mit zwei V orhi:ifen und zwei Kammern, also einem in der
Mitte geteilten Herz, das das arterielle, von der Lunge kommende Blut in den
grofien Kreislauf hineinpumpt und das zuriickfliefiende wieder der Lunge zufiihrt.
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 endgiiltig entwickeln, da die Bedingungen,
die nach der Geburt auftreten, noch nicht gegeben sind. 1m Augenblick der
Geburt mufi jedoch alles zur Ubernahme der neuen Lebensaufgabe bereitstehen
(CLARA, PATTEN).
Ursprunglich paarig angelegt, vereinigen sich die praemordialen Endocardrohren, bilden
nach cranial die efferenten Kiemenarterien und nach caudal die afferenten Herzgefaf3e.
Wenn sich die Endocardrohren mehr und mehr nahern, entsteht bereits in der Mitte die
Epimyocardschicht, so da13 aus einem paarigen ein unpaariges Endocard entsteht.
Schlie13lich hangt dieses friihe schlauchformige Herz an seinem Mesocardium als doppelt
umwallte Rohre im vorderen Teil des Zoloms.
Ihr Wachstum ist jedoch schneller als das des Raumes, in dem sie liegt. Sie mu13 sich zu
einer Schlaufe legen, deren mittlerer Abschnitt eine erhebliche Umwandlung durchmacht.
Schon zu Beginn dieser Schleifenbildung beginnt die erste Unterteilung verschiedener
Abschnitte. Der Vorhof bildet sich aus dem diinnwandigen Sinus venosus, der Ventrikel
aus der mittleren Schleife der Herzrohre. Zwischen Vorhof und Ventrikel formt sich der
Atrioventricularkanal. 1m cranialen Bereich verbindet der Truncus arteriosus den Ven
trikel mit der ventralen Aortenregion durch den Bulbus aorticus. Hier beginnt die
spatere Trennung im Bezirk der Aorta und der Pulmonalarterie. Bei Beendigung des
ersten Fetalmonats erkennt man bereits die Haupttrennungen des Herzens, die jedoch
funktionell noch nicht wirksam sind. 1m zweiten Monat entwickelt sich diese Teilung
weiter, die erst nach der Geburt vollendet werden kann, wenn die Sauerstoffaufnahme
von der Plazenta zur Lunge iiberwechselt. 1m Atrioventricularkanal entstehen endo
cardia Ie Kissen, die die Teilung des Blutstromes in einen rechten und einen link en Atrio
ventricularkanal zur Foige haben. Die offene Verbindung der Vorhofe und Kammern
bleibt. Wenn sich schlie13lich die Wandung zwischen den Kammern schlie13t, offnet sich
die Verbindung im Bereich des intraarteriellen Foramen secundum im cranialen Teil
des Septums. Wiirde dies nicht vor sich gehen, mii13te der linke Ventrikel durch mangelnde
Aktivitat klein bleiben und der rechte durch zusatzliche Leistung erheblich an Muskel
starke zunehmen. Man wiirde damit umgekehrten Verhaltnissen gegeniiberstehen, wie
wir sie nach der Geburt normalerweise zu sehen gewohnt sind. Neben dem Septum
primum im Vorhofbereich bildet sich das Septum secundum, dem die Aufgabe einer
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Klappe zukommt, die gestattet, den link en Vorhof zu fUllen, ohne daB das Blut zurUck
lauft. So bildet sich die Valvula foraminis ovalis. Noch bei etwa 23% der Erwachsenen
ist der VerschluB nicht vollstandig. Die MUndung des venosen Sinus in den Vorhof
wird durch zwei lippenartige Falten der Vorhofwand begrenzt. Sie reicht somit trichter
artig in die Lichtung des Vorhofes. Die Leisten werden gespannt, sobald das Blut vom
Vorhof in den Sinus zurtickstromen will. Dieser Ventilmechanismus unterscheidet sich
somit von dem der Klappen der Kammern und groBen GefaBe.
Die Teilung des arteriellen Stammes, die weiter cranial begonnen hat, setzt sich nach
caudal fort und trennt schliefilich den Aortenkanal, der das Blut der linken, und in den
Pulmonalkanal, der das der rechten Kammer aufnimmt.
An der Stelle zwischen Truncus ateriosus und Conus entstehen aus einem Polster von
Endocardgewebe die arteriellen Klappen. Drei Gewebsschichten schieben sich sowohl
in die Aorta wie in die Pulmonalarterie vor. Durch die spatere Drehung des Herzens im
Korper liegt die Pulmonalklappe etwas weiter ventral und links, die Aortenklappe
weiter rechts, von der Brustwand etwas zurUckliegend. Die Atrioventricularklappen
bilden sich aus primitivem Bindegewebe ahnlich den Endocardpolstern der arteriellen
Klappen. Auf der dem Ventrikel zugekehrten Seite sieht man eine beachtliche Ansamm
lung von Muskeln, die tiber Trabekel mit der Ventrikelwand in Verbindung stehen. Die
Klappen werden dUnner, die Muskulatur ausgezogener, ihre Enden Zu Sehnenfaden, die
die Klappen fixieren.
Der Myoepicardmantel stellt ein Synzytium von Myoblasten dar. Aus ihrer Oberflache
bilden sich platte Zellen des spateren Epicards. Die Myoblasten vermehren sich in der
Vorhofwand weniger stark als im Kammeranteil, so daB eine dUnne Vorhofmuskellage
und eine dicke Kammermuskelwand entstehen. Schon im zweiten Monat beginnt die
Abtrennung des anfangs ineinander iibergehenden Vorhof- und Kammermuskelanteils.
Der Anulus fibrosus entsteht, er wird spater lediglich noch durch das Reizleitungssystem
mit Muskelfasern embryonalen Charakters durchzogen.
Das nunmehr vorhandene vierkammerige Herz zeigt durch das Septum getrennte Ven
trikel und VorhOfe, die durch das Foramen ovale verbunden sind. Zusatzlich besteht der
Ductus arteriosus Botalli als Dbungskanal des rechten Ventrikels. Da die Lunge vor
Beginn ihrer Hauptarbeit nach der Geburt noch nicht genug Blut aufnehmen kann, ist
es notig, einen Teil des Blutes aus der Pulmonalarterie in den groBen Kreislauf durch
dies en Ductus Botalli umzuleiten. Somit leisten praktisch beide Herzkammern die gleiche
Arbeit.
Erst bei der Trennung der beiden Kreislaufe nach der Geburt schlieBt sich das
Foramen ovale normalerweise, der linke Vorhof, der friiher ein Teil des Blutes
des rechten Vorhofes aufnahm, nimmt jetzt nur noch das Blut der Lunge auf,
urn dieses arterialisierte Blut iiber die linke Kammer weiter in den groBen Kreis
lauf gelangen zu lassen. Der rechte Vorhof nimmt das venose Cavablut auf und
laBt es tiber den rechten Ventrikel weiter zur Lunge flieBen. Entsprechend der
erforderlichenLeistung sinkt zunehmend der Druck innerhalb des kleinenKreis
laufes, der Druck des groBen steigt an. Die Muskulatur des groBen Kreislaufes,
also der linken Herzkammer, nimmt erheblich an Umfang zu. Die Muskulatur des
rechten Ventrikels bleibt diinner. Lediglich bei Entwicklungsstorungen, so bei
einem Septumdefekt, bei Klappenfehlern oder erheblichen Mehranforderungen
durch Erkrankungen im Bereich der Lungenstrombahn, behalt auch der rechte
Ventrikel seine Muskulatur oder hypertrophiert, so daB die Muskelverhaltnisse
wiederum den embryonalen entsprechen (PATTEN, CLARA).
1m Laufe des Lebens belasten Dauerleistungen (RAUTMANN zit. n. MATTHES) das
rechte Herz starker als das linke. Vergleichende Untersuchungen vom groBen und
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