无线收发智能听诊器

摘要：传统意义上的听诊器声信号单端输出、听诊主观性太大、缺乏智能化、可视化、病例无法存贮展示等缺点已不能满足信息化条件下社会和民众对医学诊断的需求。本文主要针对传统听诊器的不足，设计了数字化病理生理检测系统并给出了具体的实现方法，并指出其主要优点及推广前景。

关键词：数字化；病理生理检测；无线收发

1引言

听诊器是一种传统的但极其重要的医学诊断工具，在心音、肺音、呼吸音等诊断中扮演着重要的地位。传统的听诊器存在着只能医生一人听诊、诊断结果易受医生主观影响、智能化可视化程度不高、病例无法存贮展示、难以进行科学客观的分析等问题。基于现实生活中遇到的这些问题，我们提出了一种系统——数字化病理生理音频检测系统，该系统根据临床诊断、医学实践教学乃至军事医学应用的需求，可将患者病理生理音频信号转换为电信号，进行听诊的同时还可以进行信息的存储、传递、处理以及显示，客观性强，满足多人同时听诊的需求的同时可以实现远距离诊断。具有广阔的市场需求与应用前景。

2 背景介绍

2.1 国外研究现状

调研近几年有关听诊的研究，我们发现在国外有很多解决方案来从不同程度上解决上述问题。

2003年，美国人Andrey Vyshedskly， William Kania， Raymond Murphy发明了一款多媒体适配听诊器。这款听诊器的主要功能虽然体现在录音功能上，但是在它的专利说明书中，已然提到了将听诊内容通过蓝牙传输的新概念；2006年，英国科学家们发明了一种“灵巧的听诊器”，能听见被治疗击碎的肾结石，从而省去病人不必要的反复治疗和X光的监测；2008年，韩国人发明了一项运用多功能数码听诊器的无线临床听诊系统。该系统应用蓝牙进行无线传输技术，将电子听诊器的信号传递给耳机或者音响；2009年，美国人Luz M. Ocasio发明了一种具有录音功能的便携式扩音听诊器。该听诊器可用耳机或者蓝牙无线传输的方式进行听诊。

2.2 国内研究现状

目前，国内电子听诊器产品的价格和功能与国外相比还存在较大差距，并且绝大多数只是单纯将心音采集后放大，虽然在一定程度上改良了听诊器，但是还不能很好地反映心音波形，而且无法实现同时同步多端输出，且由于价格等多种因素，适用性有限，实用性不高。

在国内，1994年出现一种改进型的新一代电子听诊器。此听诊器内含一个十分灵敏的换能器，能够接收可听见的肺部杂音和心脏搏动的声音；2003年出现了一种可供多人监听的多功能电子听诊器。新型电子听诊器具有心音、肺音和肠鸣音录音及频率显示功能，电路稳定可靠，较好解决了抗干扰问题；2005年出现了“新型可视电子听诊器”，这是一种以单片机为核心，利用驻极体式声音传感器实现的心音数据采集系统，利用图形液晶模块实现显示。

3 本实验特点

针对现阶段国内外数字化听诊器的不足之处，我们提出可一种新型数字化病理生理检测系统（如图1），其具有以下特点。

图片1 实验基本思路

3.1 一发多收

本实验中包括无线收音模块，具有多端输出功能。经音频传感器接收到的病理信号，可直接由无线收音发射模块在固定频段发射出去。因此，在相应频段，可以由无线收音接收模块接收并还原，实现病理信号多路同步输出。即使用本作品，可方便的实现病理信号同时在听筒、耳机、音响、计算机等多设备中展示、回放，方便多人共同会诊，临床教学，提高效率。

3.2主从切换

本实验中的无线收音模块具备收发功能，使用时可根据实际需求，自由选择模式。在需要作为采集信号端时，选择发射模式（即主模式），充当发射端；在需要作为信号接收端时，选择接收模式（即从模式），充当接收端。通过设置专门的切换开关，实现主从切换，充分满足不同场合的需求。

3.3 断电不影响使用

本实验是基于普通听诊器上的改进模块，相当于外置模块。在设计时，充分考虑到断电的问题。在普通听诊器原有信道的基础上，引入双信道设计。其中一信道采用跟普通听诊器相同的设计，另一信道则专门接入模块。在设备正常供电时，设备正常采集信号，实现功能；在设备异常断电时，设备无法正常工作，但基础信道仍能正常工作，听诊器仍能做普通听诊器使用。

3.4 软件给出病症初步分析结果

本实验可将采集到的病理信号于固体存储介质中存储下来，作为病理数据，具有极为重要的参考价值。并且，通过专门设计的分析软件，可针对采集到的病理信号，实现计算机分析病人音频信号功能，可对病情进行初步临床诊断建议，分析出疑似肠鸣音信号，为医生诊疗提供更多客观参考，缩短诊疗时间，增加准确性和客观性。

3.5 微弱音频信号捕捉

本实验在一套该装置中使用两个自行设计的高灵敏传感器，即病音传感器和消噪传感器，所述病音传感器安装于探头上靠近人体的一面，所述消噪传感器安装于探头上远离人体的一面。可以探测出声音，并转化成电信号，通过新型多人听诊模块传输到PC机里运用软件进行差分处理提取出微小病音信号（例如肺部杂音、肠梗阻初期病例信号等），便于病理信号清晰捕捉、重现。

3.6 远距离、非接触式听诊

本实验可对发射接收模块进行分立，即将信号发射端固化并作为专门病理传感器使用。其采集到的信号通过无线传输手段传输，实现不同空间的同步听诊。因此，在诊疗传染性疾病（如非典及恶性流行病流行）时，可以实现医患隔离，有效保护医生和护士免受感染。并且，可以实现长时间听诊，通过在相当长的一段观测时间内提取有用的病理信息片段，提高诊断效率，并且可为教学提供生动病例。

4 主要优点

首先，数字化病理生理音频检测系统在传统听诊器单纯放大声信号的模式上提出“声信号——电信号——输出”的新模式。传统听诊器仅能单端输出，在需要多位专家联合诊断的复杂病例中应用有限，亦无法满足医学实践教学中老师与学生同步听诊的需求。新模式下，将声信号以低失真的方式转换为电信号，可简单地实现多端同时输出，有效解决上述问题。电信号搭建了听诊器与计算机间交互的通道，不仅为实现病症信号的存储、处理、显示等功能提供了手段，更重要的是以计算机微处理器的检测方式可深入检查早起病症、肠道疾病等产生信号极为微弱。易受噪声、环境干扰的情况。

其次，编写数字化分析软件实现计算机人工智能诊断与专家主观诊断的结合。数字化病理生理系统获得的病理生理信号可由计算机处理，通过MATLAB等信号、图像处理软件，将患者的病理信息与健康人的健康信号进行比对匹配，可为专家诊断提供参考甚至实现智能化震旦，缩短患者诊断到治疗的时间，为患者健康提供更有力的保证。

再次，建立提供网络链接的数据库。在网络服务器上建立总病因病理服务数据库，在各个地方设立在线诊断服务终端，通过无线信息传输，使得服务器和服务客户终端连接。将数据库、专家在线网络、家庭计算机联为一体，用户可通过数字化病理生理系统实现自我诊断后实时上传检测信息，与专家通过网络面对面互动完成诊疗，真正实现“足不出户，医疗上门”的现代化医疗理念。

不仅如此，数字化病理生理检测系统在战争环境中的应用更具有得天独厚的优势。战场环境复杂残酷，多数情况下不允许也不可能配备数量相当的医护人员，但通过在数字化病理生理系统基础上搭建的诊治平台，可使诊断设备轻巧灵便，作战人员随身携带及时对伤员进行诊断，将诊断情况发送给后方医护人员，实现远程诊疗。

可以预想，在信息化、网络化高度、快速发展的今天，数字化病理生理检测系统必将逐步取代传统的听诊器，在医疗诊断的舞台上发出耀眼的光彩。

5 推广前景

利用科技改变传统、落后的操作方式，提高生产力和工作效率，同时为杜绝医患双方因某些传染性接触而产生的不必要的牺牲，避免医护人员感染率高、需要对有关人员的隔离防护措施，对研制新形的医疗诊断产品提出了严峻挑战（例如：2003年非典时期由于传统诊断方式的落后而产生的医务人员大面积感染及疫情传播，从而引起许多病变及死亡）。以数字化病理生理音频检测系统为核心的电子听诊设备实施后，可以解决医患双方因某些传染性接触而造成的不必要的牺牲，在现场临床教学、病案讨论、远程会诊、健康体检、心电监护、预防传染领域拥有广泛应用前景，实现了医疗教学及会诊人性化服务。

参考文献

[1]单正娅，赵德安，秦云，李瑶，刘建跃.新型可视电子听诊器的研制-微型机与应用[R]，2005，24（12）.

[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社2001，（3）：243-266.

[3] 陈新军.复杂可编程逻辑器件EPF10K10TC144在光纤陀螺仪检测系统中的应用[J].电子技术，2001.（3）.