医学之快叹为观止，27岁女子“中国式换脸手术”

2万 · 2020-2-10 13:23

听诊器作为医生最常用的医疗工具，是诊断心血管系统疾病、呼吸系统疾病
的重要手段之一。目前医生所使用的听诊器是传统的声学听诊器，该类听诊器主
要包括听诊头、传导部分、听音部分，其中听诊器拾音部分具有一个面积较大的
膜腔，身体内声波使听诊器的膜片振动，从而带动听诊器内部的空气随之振动。
由于听诊器的胶管和耳件部位的腔道细窄，则该部分空气振动幅度较膜腔内增大，
因而医生听诊到放大后的心肺音信号。
传统声学听诊器己有200多年历史，其声学性能不断提高，使之成为不可或
缺的医疗器械。但传统的声学听诊器具备一些不可忽视的缺陷:心音、肺音等听
诊音极其微弱，而传统声学听诊器灵敏度较低，导致医生实际所听到的听诊音在
很多情况下不够清晰，细节不够丰富，而且极易受到环境干扰。而且往往值得医
生关注的某些声音细节总是一闪而过，而对于传统声学听诊器，医生无法对有价
值的听诊音进行反复听诊。在听诊过程中，医生需近距离接近患者，这无疑增加
了医生被感染的风险。另外由于造型上的限制，传统听诊器只能为一个医生所用，
无法分享，不利于医生之间的交流，也不便于临床实习医生的学习，而丰富的经
验正是保证医生诊断准确性的重要法宝，而传统听诊器在医学教学中的局限性，
也一定程度上限制了听诊器在临床应用中的重要性。同时传统听诊器在佩戴时，
为了使耳塞尽可能深入耳道，金属的双导管给予耳道很大的压力，因而长时间佩
戴将会造成不适感。更重要的是目前随着医疗资源的分布不均问题的突显和人民
健康意识逐步的提高，使得远程医疗、移动医疗、互联网健康管理己成为热点，
而传统的听诊器在其中更是无法发挥作用。

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自从19世纪雷奈克发明听诊器以来，听诊器便经历着不同程度的改良和创新。
随着科技的进步，听诊器也进入了电子化、数字化、无线化、智能化时代，电子
听诊器的研究也成为了热点。

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便携式电子心肺音听诊器采用耳机实现实时听诊，且听诊音量大小可调，还
可针对不同频段的心肺音进行不同模式的听诊，从而不错过任何微小的听诊音。
听诊的同时，听诊器可对心率进行检测，免除了医生听诊时需看时间数心率的烦
恼，提高了诊断的可靠性。听诊器具备心肺音存储回放功能，以解决了传统声学
听诊器无法存档、无法重复听诊的缺点。此外，便携式设备采用蓝牙无线传输，
可与耳机、手机、电脑、平板等远程蓝牙设备连接，使听诊摆脱了距离的限制，
降低了医生感染的风险，有利于医学教学，同时也可为专家会诊提供方便。
基于PC的上位机软件是便携式电子心肺听诊器功能的延伸，主要实现对病人
信息和心肺音信息的管理、听诊音PC端播放、波形显示、听诊音信息发送、输出
报告等功能，并初步计算和提取心肺音时频域参数用以实现简单的辅助诊断。PC
端上位机软件有利于听诊在远程医疗、基于互联网的健康管理中得到应用。

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电子心肺音听诊器的目的是改善传统声学听诊器的不足，提高听诊准确性，
并推动听诊在远程医疗、移动医疗、健康管理中的应用，使医生更好的了解病人
病情。根据医生实际使用情况，对本文所设计的便携式电子心肺音听诊器和基于
PC的上位机软件应实现如下功能:
①实时听诊
便携式电子心肺音听诊器作为传统声学听诊器的升级，实时听诊是基本功能。
电子听诊器需对心肺音信号进行采集和处理，并实时播放。
②音量调节
听诊过程主要依靠医生的听觉，而每个医生对听觉灵敏度不一。听诊音过大，
长时间使用听诊器则对医生听力有所损伤;听诊音过小，则容易遗漏关键听诊音，
严重时甚至导致误诊。因此电子心肺音听诊器必须设置多个音量级以满足医生对
音量的调节，从而提高听诊的准确性。
③可选择的听诊模式
不同的心肺音信号具有不同的特点，其信号频段分布各有不同。为对不同心
肺音达到最佳听诊效果，电子听诊器需具有不同听诊模式对心肺音进行不同的滤
波处理。因此对电子听诊器设计了三种不同听诊模式，分别为钟型模式(Bell mode),
膜型模式(Diaphragm mode)以及宽频模式(Extended mode)。其中钟型模式频率
范围在20Hz-220Hz，主要适用于听诊低频声音，如第一心音、第二心音、二尖瓣
狭窄的隆隆样舒张期杂音等;模型模式频率范围在S OHz-600Hz，主要适用于听诊
中高频声音，如主动脉瓣关闭不全的杂音等;宽频模式频率范围为20Hz-2000Hz,
适用于听诊心音和肺音的全频段。医生可根据听诊音和听诊部位的不同对听诊模
式进行选择。
④心肺音存储和回放
电子心肺音听诊器可实现心肺音信号的数字化存储，解决心肺音的存档问题，
以便建立和管理病人数字化健康信息;实现对同一段听诊音的回放，利于提高诊
断准确率，方便专家会诊和远程医疗。
⑤无线传输
便携式电子心肺音听诊器可与蓝牙耳机、蓝牙音箱连接，并利用蓝牙耳机、
蓝牙音箱实时播放心肺音。同时还可与PC连接，上传心肺音至PC端以进一步对
心肺音信号进行管理和分析。
⑥心肺音波形显示
实现对心肺音信号波形的显示，以便医生获取一些无法通过听诊得到的病理
或生理信息。考虑到便携式设备显示模块尺寸较小且分辨率低，心肺音波形显示
可借助于PC端显示器实现。
⑦辅助诊断
便携式电子心肺音听诊器最好可实现对心率的检测，免除医生听诊时需看时
间数心率的烦恼，PC端上位机软件可对心肺音进行简单的时域、频域分析以提取
相关特征参数，以便医生参考辅助诊断病情。
⑧病人信息管理
利用数据库技术对病人的个人信息、心肺音信息进行管理，以方便医生进一
步了解病人病情发展，制定更加合理的治疗方案。

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便携式电子心肺音听诊器完成对心肺音的采集和处理，实现实时听诊、调节
音量、听诊模式切换、心肺音存储和回放、无线传输、心率检测等功能，满足医
生对电子听诊器的使用需求。
PC端上位机软件对电子听诊器在功能上做进一步的延伸和完善。利用数据库
技术对病人的个人信息、心肺音数据进行管理，方便对病人心肺音数据进行长期
比较，对病人的健康情况进行跟踪研究。同时PC端上位机软件可现实心肺音波形
绘制，并心肺音进行简单分析以便于辅助医生更好的诊断病情。
便携式电子心肺音听诊器与PC端可通过蓝牙无线通信完成心肺音传输，或通
过电子听诊器中存储介质SD卡完成心肺音数据交换。

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根据硬件技术方案，前期设计并研制了一款基于压电传感器的便携式电子心
肺音听诊器样机。压电传感器通过高分子聚合材料采集心脏搏动以及其他体表搏
动信号，并将其转化为低阻抗的模拟电信号，具有可靠性高、灵敏度高等优点。
样机中压电传感器选用华科电子HKY 06F型传感器，其频率响应为1-1 S OOHz，灵
敏度为4mV/Pa。为了降低环境噪声干扰，同时消除手与压电传感器之间的摩擦所
带来的干扰，将压电传感器置于自制的听诊头内。听诊头剖面图如图3.2所示，实
物图如图3.3所示。听诊头内的隔音填充物可使压电传感器更好的贴合体表。

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