سماعة الطبيب

في عام ١٨٥١، اخترع الطبيب الأيرلندي آرثر ليرد سماعة طبية ثنائية الأذن. وفي العام التالي، قام جورج فيليب كامان، وهو طبيب يمارس الطب في مدينة نيويورك، بتطوير تصميم سماعة طبية مزودة بسدادة لكل أذن، وذلك لأغراض الإنتاج التجاري. ^{[ ١٠ ]} ورغم إدخال تحسينات لاحقة، إلا أن تصميمه ظل دون تغيير جوهري منذ ذلك الحين. كما ألّف كامان أطروحة هامة حول التشخيص بالسماعة، وهو ما أتاحته السماعة الطبية ثنائية الأذن المُحسّنة. وبحلول عام ١٨٧٣، ظهرت أوصاف لسماعة طبية تفاضلية يمكن توصيلها بمواقع مختلفة قليلاً لخلق تأثير ستيريو طفيف، إلا أنها لم تصبح أداة قياسية في الممارسة السريرية.

وصف سومرفيل سكوت أليسون اختراعه لجهاز ستيثوفون في الجمعية الملكية عام 1858؛ وكان هذا الجهاز مزودًا بجرسين منفصلين، مما يسمح للمستخدم بسماع ومقارنة الأصوات الصادرة من موقعين منفصلين. وقد استُخدم هذا الجهاز لإجراء دراسات حاسمة حول السمع الثنائي ومعالجة المعلومات السمعية ، مما ساهم في تطوير فهمنا لتحديد موقع الصوت، وأدى في النهاية إلى فهم دمج الأصوات الثنائية . ^{[ 1 ]}

جادلت المؤرخة الطبية جاكالين دافين بأن اختراع السماعة الطبية شكّل خطوةً هامةً في إعادة تعريف المرض، من كونه مجموعةً من الأعراض، إلى المفهوم الحالي للمرض باعتباره مشكلةً في الجهاز التشريحي حتى في غياب الأعراض الظاهرة. وتُعزى هذه إعادة التصوّر، جزئيًا، كما تُشير دافين، إلى عدم وجود أدوات غير قاتلة لاستكشاف التشريح الداخلي قبل اختراع السماعات الطبية. ^{[ 11 ]}

صمّم رابابورت وسبراغ سماعة طبية جديدة في أربعينيات القرن العشرين، أصبحت المعيار الذي تُقاس به السماعات الطبية الأخرى، وتتألف من جانبين، أحدهما يُستخدم للجهاز التنفسي والآخر للجهاز القلبي الوعائي. كانت سماعة رابابورت-سبراغ ثقيلة وقصيرة ( 46-61 سم) ذات مظهر عتيق يمكن تمييزه من خلال أنبوبيها المطاطيين الكبيرين المستقلين المصنوعين من اللاتكس، واللذين يربطان زوجًا مكشوفًا من أنابيب الأذن الثنائية المصنوعة من النحاس المطلي بالكروم على شكل حرف F، والموصولة بنابض ورقي، مع قطعة صدرية مزدوجة الرأس.  

أُدخلت عدة تحسينات طفيفة أخرى على السماعات الطبية حتى أوائل الستينيات، عندما ابتكر ديفيد ليتمان ، أستاذ كلية الطب بجامعة هارفارد ، سماعة طبية جديدة أخف وزنًا من النماذج السابقة وذات جودة صوتية محسّنة. ^{[ 12 ] [ 13 ]} وفي أواخر السبعينيات، قدمت شركة 3M-Littmann غشاءً قابلاً للضبط: غشاءً صلبًا للغاية (G-10) مصنوعًا من راتنج الإيبوكسي الزجاجي، محاطًا بغلاف صوتي مرن من السيليكون، مما يسمح بزيادة حركة الغشاء على المحور Z بالنسبة لمستوى منطقة تجميع الصوت. ^{[ 14 ]} يؤدي الانزياح نحو تردد رنين أقل إلى زيادة مستوى صوت بعض الأصوات منخفضة التردد نتيجةً لطول الموجات التي تنتشر بفعل زيادة حركة الغشاء الصلب المعلق في الغلاف الصوتي المركزي. في المقابل، يمكن استخدام الغلاف الصوتي، من خلال تقييد حركة غشاء السماعة الطبية بالضغط بقوة على سطحه فوق المنطقة التشريحية التي تغطي الأصوات الفيزيولوجية المراد سماعها، لتخميد حركة الغشاء استجابةً للضغط على محور "z" مقابل لوحة دائرية متحدة المركز. يؤدي هذا إلى زيادة انحياز التردد عن طريق تقصير الطول الموجي، مما يسمح بسماع نطاق أوسع من الأصوات الفيزيولوجية.

في عام ١٩٩٩، حصل ريتشارد ديسلورييه على براءة اختراع أول سماعة طبية خارجية لتقليل الضوضاء، وهي سماعة DRG Puretone. تتميز هذه السماعة بوجود تجويفين متوازيين يحتويان على ملفين فولاذيين يعملان على تبديد الضوضاء المتسربة على شكل طاقة حرارية غير مسموعة. وقد أضافت طبقة العزل الفولاذية وزنًا قدره ٠.٣٠  رطل لكل سماعة.

تعمل السماعات الطبية الصوتية على نقل الصوت من قطعة الصدر، عبر أنابيب مجوفة مملوءة بالهواء، إلى أذني المستمع. تتكون قطعة الصدر عادةً من جانبين يمكن وضعهما على المريض لاستشعار الصوت: غشاء (قرص بلاستيكي) أو جرس (كأس مجوف). عند وضع الغشاء على المريض، تهتز أصوات الجسم، مما يُحدث موجات ضغط صوتية تنتقل عبر الأنبوب إلى أذني المستمع. أما عند وضع الجرس، فتُحدث اهتزازات الجلد مباشرةً موجات ضغط صوتية تنتقل إلى أذني المستمع. ينقل الجرس الأصوات منخفضة التردد، بينما ينقل الغشاء الأصوات عالية التردد. ولتوصيل الطاقة الصوتية بشكل أساسي إما إلى الجرس أو الغشاء، يكون الأنبوب المتصل بالحجرة بين الجرس والغشاء مفتوحًا من جانب واحد فقط وقابلًا للدوران. تكون الفتحة مرئية عند توصيله بالجرس. يؤدي تدوير الأنبوب 180 درجة في الرأس إلى توصيله بالغشاء. تم اختراع سماعة الطبيب ذات الوجهين هذه بواسطة رابابورت وسبراغ في أوائل القرن العشرين.

تتغلب السماعة الطبية الإلكترونية (أو سماعة الطبيب ) على انخفاض مستويات الصوت عن طريق تضخيم أصوات الجسم إلكترونيًا. مع ذلك، فإن تضخيم تشوهات التلامس في السماعة، وحدود استجابة مكوناتها (مثل عتبات استجابة التردد لميكروفونات السماعة الإلكترونية، ومضخمات الصوت، ومكبرات الصوت، ومكبرات الصوت) تحدّ من فائدتها الإجمالية، إذ تُضخّم الأصوات متوسطة التردد، بينما تُخفّض في الوقت نفسه الأصوات عالية ومنخفضة التردد. حاليًا، تُقدّم العديد من الشركات سماعات طبية إلكترونية. تتطلب هذه السماعات تحويل الموجات الصوتية إلى إشارات كهربائية، والتي يمكن بعد ذلك تضخيمها ومعالجتها للحصول على أفضل تجربة استماع. على عكس السماعات الصوتية التقليدية، التي تعتمد جميعها على نفس المبادئ الفيزيائية، تختلف محولات الطاقة في السماعات الإلكترونية اختلافًا كبيرًا. أبسط الطرق وأقلها فعالية للكشف عن الصوت هي وضع ميكروفون في قطعة الصدر. تعاني هذه الطريقة من تداخل الضوضاء المحيطة، ولذلك لم تعد شائعة الاستخدام. تعتمد طريقة أخرى، مستخدمة في سماعة ميدترون من ويلش-ألين، على وضع بلورة كهرضغطية في رأس عمود معدني، بحيث يلامس الجزء السفلي من العمود غشاءً. كما تستخدم شركة 3M بلورة كهرضغطية موضوعة داخل إسفنج خلف غشاء سميك يشبه المطاط. أما سماعة ريثم 32 من ثينكلابز، فتستخدم غشاءً كهرومغناطيسيًا بسطح داخلي موصل لتشكيل مستشعر سعوي. يستجيب هذا الغشاء للموجات الصوتية، حيث تحل التغيرات في المجال الكهربائي محل التغيرات في ضغط الهواء. يتيح جهاز إيكو كور نقل أصوات القلب لاسلكيًا إلى هاتف ذكي أو جهاز لوحي. ويمكن لجهاز إيكو ديو إجراء تخطيط كهربية القلب بالإضافة إلى تخطيط صدى القلب. وهذا يمكّن الأطباء من فحص حالات مثل قصور القلب ، وهو أمر غير ممكن باستخدام سماعة طبية تقليدية. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

بما أن الأصوات تُنقل إلكترونيًا، فإن السماعة الطبية الإلكترونية يمكن أن تكون جهازًا لاسلكيًا ، وجهاز تسجيل، وتوفر ميزات تقليل الضوضاء، وتحسين الإشارة، بالإضافة إلى مخرجات مرئية وصوتية. في عام 2001 تقريبًا، طرحت شركة Stethographics برنامجًا حاسوبيًا يُتيح إنشاء مخطط صوتي للقلب، وهو تمثيل بياني لأصوات القلب والرئتين، وتفسيرها وفقًا لخوارزميات مُحددة. تُعدّ جميع هذه الميزات مفيدة لأغراض التطبيب عن بُعد (التشخيص عن بُعد) والتعليم.

تُستخدم السماعات الإلكترونية أيضًا مع برامج التسمع بمساعدة الكمبيوتر لتحليل أصوات القلب المسجلة، سواء كانت نفخات قلبية مرضية أو حميدة.

سماعة الجنين، أو سماعة الجنين، هي سماعة صوتية على شكل بوق استماع. توضع على بطن المرأة الحامل للاستماع إلى نبضات قلب الجنين . ^{[ 27 ]} تُعرف سماعة الجنين أيضًا باسم بوق بينارد نسبةً إلى طبيب التوليد الفرنسي أدولف بينارد (1844-1934).

سماعة دوبلر هي جهاز إلكتروني يقيس تأثير دوبلر للموجات فوق الصوتية المنعكسة من أعضاء الجسم. ويتم الكشف عن الحركة من خلال تغير تردد الموجات المنعكسة، نتيجة لتأثير دوبلر. ولذلك، تُعد سماعة دوبلر مناسبة بشكل خاص للتعامل مع الأجسام المتحركة، مثل القلب النابض. ^{[ 28 ]} وقد ثبت مؤخرًا أن تقنية دوبلر المستمرة تُمكّن من سماع حركات الصمامات وأصوات تدفق الدم التي لا يمكن سماعها أثناء فحص القلب بالسماعة التقليدية لدى البالغين. وقد أظهرت سماعة دوبلر حساسية بلغت 84% في الكشف عن ارتجاع الأبهر، بينما بلغت حساسية السماعة التقليدية 58%. علاوة على ذلك، تفوقت سماعة دوبلر في الكشف عن ضعف ارتخاء البطين. ونظرًا لاختلاف فيزياء سماع دوبلر عن فيزياء السماعة التقليدية، فقد اقتُرح أن تُكمّل كلتا الطريقتين الأخرى. ^{[ 29 ] [ 30 ]} تم تطوير سماعة طبية عسكرية مقاومة للضوضاء تعتمد على تقنية دوبلر مؤخرًا لسماع المرضى في بيئات صوتية عالية (تصل إلى 110  ديسيبل).

سماعة الطبيب المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد هي جهاز طبي مفتوح المصدر مُصمم للتسمع، ويتم تصنيعه باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد . ^{[ 31 ]} طُوّرت هذه السماعة من قِبل الدكتور طارق لوباني وفريق من المتخصصين في المجالين الطبي والتقني. وقد طُوّرت ضمن مشروع جليا، وتصميمها مفتوح المصدر منذ البداية. حظيت السماعة بتغطية إعلامية واسعة في صيف عام 2015.

نشأت الحاجة إلى سماعة طبية ثلاثية الأبعاد نتيجةً لنقص السماعات الطبية وغيرها من المعدات الطبية الحيوية بسبب الحصار المفروض على قطاع غزة ، حيث عمل لوباني، وهو طبيب فلسطيني كندي، كطبيب طوارئ خلال نزاع غزة عام 2012. وقد شكلت سماعة ليتمن كارديولوجي 3، التي تعود إلى ستينيات القرن الماضي، أساسًا للسماعة المطبوعة ثلاثية الأبعاد التي طورها لوباني. ^{[ 32 ]}

قبل الستينيات، كان سماعة المريء جزءًا من المراقبة الروتينية أثناء العمليات الجراحية. ^{[ 33 ]}