Biophysics · 28.12

身体診察の生物物理IV―聴診

Biophysics of physical examination IV — auscultation

応用トピック: 呼吸器の身体診察

🧠 聴診auscultation聴診（auscultation）auscultation（聴診）は、心臓・血管・気道・肺で自発的に生じた機械振動を聴診auscultation聴診（auscultation）auscultation（聴診）器で受け取る受動的な音響測定である。聞こえる音は発生源だけでなく、組織内の伝播と聴診auscultation聴診（auscultation）auscultation（聴診）器の周波数特性によっても変わる。

音の発生源と伝播経路

呼吸音は主に気道内の流れ、心音heart sounds心音（heart sounds）heart sounds（心音）は弁の閉鎖に伴う心血管系cardiovascular心血管系（cardiovascular）cardiovascular（心血管系）の振動、心雑音heart murmur心雑音（heart murmur）heart murmur（心雑音）は血流が構造物を振動させることで生じる。発生した振動は肺、体液、筋、脂肪、胸壁を通って体表へ届く。その途中で反射、透過、吸収、散乱が起こるため、体表で聞く音は発生源の波形そのものではない。

平面進行波traveling wave進行波（traveling wave）traveling wave（進行波）として近似できる場合、音の強度 $I$ は音圧sound pressure音圧（sound pressure）sound pressure（音圧）の実効値 $p_{rms}$ と音響インピーダンスacoustic impedance音響インピーダンス（acoustic impedance）acoustic impedance（音響インピーダンス） $Z$ を用いて

I=\frac{p_{rms}^2}{Z}

と表せる。組織境界で $Z$ が変わると伝達率も変化するため、音響インピーダンスacoustic impedance音響インピーダンス（acoustic impedance）acoustic impedance（音響インピーダンス）は音源から聴診auscultation聴診（auscultation）auscultation（聴診）器までの経路を考える基礎となる。

呼吸音を生む流れ

気道内の定常な層流laminar flow層流（laminar flow）laminar flow（層流）は音を生じにくい。分岐、狭窄、高流速によって流れが不安定になると圧力変動が増え、気道壁や分泌物を振動させる。レイノルズ数Reynolds numberレイノルズ数（Reynolds number）Reynolds number（レイノルズ数）が大きくなる条件は乱れやすさを考える手掛かりになるが、生体気道は分岐し変形するため、単一の臨界値だけで呼吸音を決められない。

音	主な発生機序	時間・周波数上の特徴
正常呼吸音	大気道large airways大気道（large airways）large airways（大気道）で生じた流れの雑音が肺を伝播	吸気優位で軟らかい連続音
喘鳴	狭窄気道壁と気柱の持続振動	比較的高い連続音
いびき様音	大気道large airways大気道（large airways）large airways（大気道）の分泌物や狭窄	低い連続音、咳で変化しうる
捻髪音crackles (lung); crepitus (joint)捻髪音（crackles (lung); crepitus (joint)）crackles (lung); crepitus (joint)（捻髪音）	小気道small airways小気道（small airways）small airways（小気道）・肺胞の急な開放や液体膜の変化	短い不連続音
心雑音heart murmur心雑音（heart murmur）heart murmur（心雑音）	弁口や血管での流れが周囲を振動	心周期cardiac cycle心周期（cardiac cycle）cardiac cycle（心周期）に同期した持続成分

聴診器は周波数フィルターである

flowchart TD
  A["心臓・血流・気道で振動発生"] --> B["組織内を伝播"]
  B --> C["境界で反射・透過し減衰"]
  C --> D["胸壁表面の振動"]
  D --> E["集音部と管で周波数選択"]
  E --> F["検者の耳で知覚"]
  F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='phase'>時相</span>・部位・音色を統合"]

膜型集音部diaphragm膜型集音部（diaphragm）diaphragm（膜型集音部）は比較的高い周波数、ベル型集音部bellベル型集音部（bell）bell（ベル型集音部）は軽く当てると低い周波数を伝えやすい。強く押すと皮膚が張って高域通過high-pass高域通過（high-pass）high-pass（高域通過）性が増し、ベル型の利点が失われる。接触圧、位置、衣服、周囲雑音も検出信号を変えるため、機器を置くだけで客観値が得られるわけではない。

打診との違いと所見の統合

打診percussion打診（percussion）percussion（打診）は検者の衝撃に対する応答を測るのに対し、聴診auscultation聴診（auscultation）auscultation（聴診）は生体内in vivo生体内（in vivo）in vivo（生体内）部で進行中の現象が作る音を受け取る。肺実質の含気aeration (pneumatization)含気（aeration (pneumatization)）aeration (pneumatization)（含気）が減ると、大気道large airways大気道（large airways）large airways（大気道）からの音が胸壁へ伝わりやすくなる場合がある一方、胸水は音源と胸壁の間で音を弱めうる。発生源と伝播経路を分けると、「音が大きい＝病変が強い」という単純化を避けられる。

まとめ

聴診auscultation聴診（auscultation）auscultation（聴診）は内部で自然に生じた機械振動を検出する受動測定である。
音の所見は発生源、組織伝播、聴診auscultation聴診（auscultation）auscultation（聴診）器の周波数応答の積として決まる。
連続音と不連続音では発生機序が異なり、呼吸相や心周期cardiac cycle心周期（cardiac cycle）cardiac cycle（心周期）との関係が重要である。
打診percussion打診（percussion）percussion（打診）との入力の有無を区別し、位置・時相phase時相（phase）phase（時相）・左右差を統合して解釈する。