Stetoskop, czyli słuchawki lekarskie, to urządzenie tak powszechnie stosowane w medycynie, że stało się symbolem zawodu lekarza. Dzięki temu prostemu przyrządowi lekarz może szybko, tanio i wygodnie osłuchać pacjenta i wykluczyć lub wstępnie zdiagnozować np. wady strukturalne serca, a także choroby płuc, jamy brzusznej czy nawet tarczycy i tętnic.

To stosowane od 200 lat urządzenie było jednak – jak się okazuje – porządnie zaniedbane, jeśli chodzi o badanie jego właściwości akustycznych. "Nie było nawet standardów w ocenie parametrów stetoskopów. A my pokazaliśmy, że różnice między stetoskopami są dramatyczne" - podkreśla w rozmowie z PAP autor badań dr Łukasz Nowak z Uniwersytetu Twente w Holandii.

Dzięki badaniom zespołu dr. Łukasza i dr Karoliny Nowaków wiadomo, które rozwiązania stosowane w stetoskopach są najlepsze, a których lekarze powinni się wystrzegać. "Nasze badania otwierają też ścieżkę do dalszych udoskonaleń, które można osiągnąć znikomym kosztem. Bo idealny stetoskop jeszcze nie powstał" - podsumowuje badania akustyk.

Dźwięki w ciele, w które wsłuchuje się lekarz, pochodzą z procesów fizjologicznych. Źródłem tych odgłosów jest np. przepływ gazów czy drobne ruchy tkanek. To bardzo ciche dźwięki. A zadaniem stetoskopu jest ich wzmocnienie. Jakość stetoskopu zależy przede wszystkim od membrany umieszczonej na głowicy tego przyrządu. Membrana styka się z ciałem pacjenta i drga pod wpływem dźwięku z ciała dochodzącego do skóry pacjenta.

"Membrana działa jak głośnik" – tłumaczy naukowiec i zwraca uwagę, że w głośnikach czy słuchawkach też znajdują się membrany, które pobudzają powietrze do drgania. W stetoskopach chodzi więc o to, by pod wpływem ciała pacjenta membrana mocno drgała.

Zdaniem akustyka, jeśli odpowiednio dobierze się membranę, można znacznie podnieść jakość przyrządu. "Jest to tym prostsze, że membrana jest w większości stetoskopów elementem wymiennym" – komentuje. I dodaje: "Znikomym kosztem można uzyskać znaczącą poprawę diagnostyki akustycznej".

"Tymczasem membrany w niektórych stetoskopach działają tak źle, że lepiej działa końcówka głowicy pozbawiona takiej membrany"  – podsumowuje naukowiec. Precyzuje, że nieskuteczne są choćby membrany w postaci sztywnych, jednorodnych dysków. "Stosowano je, bo rzekomo miały filtrować dźwięk i usuwać składowe częstotliwości dźwięku, które w badaniu nie są do niczego potrzebne. A nasza praca nie pozostawia złudzeń: membrana nie jest filtrem akustycznym. To mit, który jednak powielany był w literaturze naukowej" – opowiada.

Pytany o to, jak dobrać do stetoskopu dobrą membranę, odpowiada: "Dobra membrana w stetoskopie jest układem niejednorodnym. Nie powinna być zrobiona z jednego materiału, a jej właściwości mechaniczne powinny być różne w różnych miejscach". Dodaje, że dobrym rozwiązaniem są też membrany sztywne, ale z elastycznym zawieszeniem, np. umieszczone na silikonowym pierścieniu.

"Jest jednak pole do dalszych udoskonaleń" – podsumowuje.

Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie Applied Acoustics https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2019.05.009. Projekt realizowany był w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN w ramach grantu LIDER NCBR.