background image
MEDI-
SfEEr
421
43
3 oktober 2013
aCtUaLItéS MédICaLeS
teCHNo-Sfeer
De kenmerken van geluid
Geluidsgolven worden, zoals alle golven, gekenmerkt door hun
fre-
quentie (v), met andere woorden: het aantal trillingen per seconde,
uitgedrukt in hertz (Hz). We kunnen de trilling ook beschrijven met
behulp van een andere parameter: de periode (
= 1/), dat is de tijd,
uitgedrukt in seconden, die de golf nodig heeft om een volledige
cyclus af te werken.
op microscopisch niveau komt geluid in feite neer op materie in bewe-
ging. de trilling gaat dan ook gepaard met het vrijkomen van kinetische
energie (berekend volgens de formule ½ mv²). en omdat de geleidende
materie een zekere stugheid heeft, zal deze kinetische energie worden
omgezet in potentiële energie of omgekeerd. er komt dus wel degelijk
een welbepaalde totale mechanische energie aan te pas bij dit feno-
meen. Het feit dat geluid zich overal en op elk moment voortbeweegt,
brengt ons tot een ander kenmerk van geluid, namelijk de geluidsinten-
siteit. deze wordt uitgedrukt in watt per vierkante meter (W/m²): de
hoeveelheid energie (uitgedrukt in joule) die zich per seconde door een
bepaald oppervlak voortbeweegt (watt = joule/seconde).
Transmissie, refractie, reflectie
Zolang er materie is, planten golven zich in alle richtingen voort
door dit medium. Hierbij worden eventuele obstakels onderweg
omzeild. dit fenomeen heet `diffractie'. Golven kunnen bovendien
door een ander medium worden opgepikt en afgebogen.
Wanneer een golf
verandert van medium, verandert namelijk ook de
richting waarin de golf zich voortbeweegt. dat wordt verklaard door
de wet van Snellius, die eigenlijk op de eerste plaats van toepassing is
op licht, maar ook geldt voor geluid. de wet stelt dat de invalshoek
1 en de brekingshoek 2 onderling met elkaar verbonden zijn
door een vergelijking die gebruikmaakt van een trigonometrische
functie, namelijk de sinus van een hoek en de snelheid c1 en c2 van
de golf in de beide media (
figuur).
de wet van Snellius stelt dat sin(
1)/c1= sin(2)/c2. dit heeft
een aantal interessante gevolgen, want aangezien de sinus van een
hoek altijd kleiner is dan 1, is er noodgedwongen een zogenaamde
grenshoek: verder dan deze hoek wordt de golf altijd volledig terug-
gekaatst en beweegt ze zich niet langer voort in het andere medium.
Wanneer een golf bijvoorbeeld overgaat van rubber (54m/s) in lucht
(343m/s), geldt de volgende vergelijking: sin(
1)/54= sin(2)/343.
Zodra
1 groter wordt dan 9°, plant de straal zich bijgevolg niet meer
voort in de lucht. Ze blijft `gevangen' in het rubber, dat als golfgelei-
der zal fungeren. Wanneer een golf volgens hetzelfde principe over-
gaat van lucht (343m/s) in staal (5.900m/s), dan geldt: sin(
1)/343
= sin(
2)/5.900. als de invalshoek groter is dan 3°, wordt de straal
echter teruggekaatst. In dat geval is het de lucht die de golf geleidt.
In de praktijk
In een stethoscoop brengt eerst het rubberen deel van de slang en
vervolgens de lucht in de oorbeugel het geluid tot aan de oren.
ook in het borststuk dat de arts op de huid van de patiënt plaatst,
gebeurt de overdracht van de geluidsgolf via de lucht. Het borststuk
heeft over het algemeen een diameter van 45mm. Het membraan
zelf meet slechts 10mm. Het oppervlak van het borststuk is dus
20,25 keer groter dan dat van het membraan, met als gevolg dat
B1-B4
Meestal worden de harttonen op basis van het openen en sluiten
van de verschillende hartkleppen in vier delen opgesplitst: van
S1 tot S4.
bij de
eerste harttoon, S1 (of b1), zijn het de mitralisklep en
de tricuspidalisklep die zich sluiten. de twee klepbewegingen
worden uitgevoerd met een interval van ongeveer 20 tot 30ms.
bij 70% van de normale patiënten zijn beide geluiden hoorbaar.
We noemen ze M1 en t1. deze geluiden hebben een maximaal
vermogen in de buurt van 46Hz.
de
tweede toon S2 (of b2) bestaat eveneens uit twee delen, a2
en P2, die het gevolg zijn van het sluiten van de aortaklep en
de pulmonalisklep aan het einde van de systolische fase van de
hartkamer. Normaal horen we a2 zo'n 20 tot 80ms vroeger dan
P2. Het geluidsspectrum heeft een hogere frequentie dan bij S1,
met een piek in de buurt van 100Hz voor a2 en 180Hz voor P2.
S3 (of b3) is dan weer een
laagfrequente toon, tussen 25 en
50Hz. deze toon is 120 tot 160ms na S2 hoorbaar. Wat we op
dat ogenblik horen, is de hartkamer die zich snel vult met bloed.
S3 komt normaal alleen voor bij kinderen en jongvolwassenen.
bij volwassenen boven de 40 is deze toon een teken van
hartinsufficiëntie.
S4 (of b4) vormt het
einde van de cyclus en wordt dus
opnieuw gevolgd door S1. Net zoals bij S3, wordt deze toon als
pathologisch beschouwd bij 20-plussers. de fysische oorzaak
van deze toon is nog niet volledig bekend.
op het internet kunt u tal van informatie vinden rond het thema
hartauscultatie. We verwijzen ook graag naar een audiobestand
uit 1974: http://www.canal-u.tv/video/cerimes/c_oelig_ur_et_
vaisseaux_images_des_sons_cardiaques_1.8818
figuur: Voorstelling van refractie: de invallende bundel wordt
afgebogen volgens de wet van Snellius.
2
invallende straal
medium met snelheid c
1
medium met snelheid c
2
gebroken straal
1