肠鸣音监测仪在临床诊断学教学中的应用

张鑫 卫子然 杨德君 颜荣林 王伟军

肠鸣音作为人体重要的生理信号，可直接有效地反映小肠的运动状态，是诸多胃肠和腹部外科疾病诊断和病程监测的重要临床体征[1-3]。目前，临床上公认的肠鸣音检测方法是采用传统的声学听诊器进行腹部听诊，由于其操作简便，长期以来作为经典的体格检查方法被用于临床教学[4-5]。事实上，与心音、呼吸音相比，肠鸣音的定义一直较为模糊，声音的产生具有随机性强、周期性差、规律性低、变异度高等特点[6-7]。因此，准确、可靠地完成肠鸣音的听诊检查并非易事，往往需要相当长时间的临床实践和一定经验的积累[8]。临床诊断学是最早开始系统进行视触叩听体格检查相关理论和实践操作技能教学的课程，是医学生学习听诊的“启蒙课”[9]。然而，笔者从曾经的医学生到目前从事临床医学教学的教师，发现在实际的肠鸣音听诊教学中，仍然延续着传统的教学方法，即：（1）教师口头描述肠鸣音的听诊特征；（2）教师示范性听诊，告知听诊结果；（3）学生模仿进行肠鸣音听诊，自行体会听诊结果。由于目前肠鸣音仍然缺乏明确的判别标准，仅依据“气过水声”“咕噜声”“金属音”等简单模糊的描述，对于初次接触肠鸣音听诊的医学生而言，很难从各种外界杂音中准确分辨出真正的肠鸣音信号。其次，传统的声学听诊器无法采集和记录肠鸣音信息，学生和教师又无法同步进行听诊，由于肠鸣音几乎没有规律性，进一步增加了学生对各种不同肠鸣音识别的难度。笔者发现，很多医学生在临床实习甚至是在住院医师规范化培训阶段，仍然没有真正掌握肠鸣音听诊的技巧，无法准确判别肠鸣音的有无和性质。团队自主研发了一种低功耗便携式肠鸣音监测仪（以下简称“肠鸣音监测仪”），能够连续采集、记录、实时播放和存储人体肠鸣音信号，通过尝试将其辅助应用于医学本科生临床诊断学肠鸣音教学，取得了良好的效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2019 年9 月—2020 年1 月，选取海军军医大学临床医学五年制本科2017 级第二教学班学生作为研究对象，纳入标准为该教学班全体学生共90 名，无排除标准。采用简单随机抽样的方法，将学生分为对照组和试验组各45 名。试验组女生13 名，男生32 名，平均（20.0±1.0）岁；对照组女生16 名，男生29 名，平均（19.9±1.1）岁；两组性别比例和平均年龄差异无统计学意义（P＞0.05）。对照组采用传统声学听诊器进行肠鸣音听诊教学，试验组采用肠鸣音监测仪辅助进行肠鸣音听诊教学。两组学生的一般资料见表1。

1.2 方法

对照组采用传统声学听诊器进行教学，具体步骤如下：（1）教师按照教材内容描述肠鸣音的听诊特征，如“气过水声”“咕噜声”等。（2）教师随机选定某学生作为受试者，进行示范性听诊，将受试者在指定时间段内肠鸣音的发生次数和性质告知学生，从而对该次肠鸣音的听诊结果作出定性描述（肠鸣音正常、肠鸣音活跃、肠鸣音亢进、肠鸣音减弱或肠鸣音消失）。（3）学生模仿进行互相听诊，自行体会听诊结果。试验组采用肠鸣音监测仪辅助进行教学，具体步骤如下：步骤（1）（2）同对照组。（3）在选定的受试者中以肠鸣音监测仪进行采集并实时播放，教师和所有学员同步进行听诊，当出现肠鸣音时，教师可随时指出并讲解。（4）将采集的肠鸣音文件保存并交学生进行课后复习。

1.3 观察指标

1.3.1 课程考核

通过肠鸣音监测仪构建随机人群的肠鸣音大数据库和疾病模型下的典型标准化肠鸣音数据库，从两个数据库中分别随机选取一段时长3 min 左右的声音信息进行上机考核，受试学生通过听录音回答一段时间内肠鸣音的出现次数，标记出现肠鸣音的时点并描述肠鸣音的性质，满分以100 分计。

1.3.2 教学反馈

课后对两组学生进行问卷调研，问卷的每项内容均采用10 分制，由学生按照程度高低自行量化评分。

1.4 统计学方法

结果应用SPSS 26.0 统计学软件进行分析，计数资料用n（%）表示，采用χ2检验；计量资料用（）表示，采用t检验，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 研究结果

2.1 课程考核

试验组和对照组学生在临床诊断学肠鸣音听诊部分成绩分别为（83±11）分和（77±13）分，试验组显著优于对照组，差异有统计学意义（t=2.364，P=0.020）。

2.2 教学反馈

共发放调查问卷表90 份，回收有效调查问卷83 份，其中试验组44 份，对照组39 份。试验组学生的总体教学反馈显著优于对照组，学生认为通过肠鸣音监测仪辅助进行教学，使课堂教学更加生动，学生对知识的理解和掌握程度均优于对照组。同时，通过对肠鸣音监测仪研发过程的讲解，增强了学生的创新研究意识。两组学生对本次课程的量化评分见表1。

表1 两组学生教学反馈统计（分，）

表1 两组学生教学反馈统计（分，）

3 讨论

肠鸣音听诊是一种传统的、经典的体格检查方法，其对于腹部外科和胃肠道疾病的诊断及鉴别诊断具有重要的临床意义[10]。虽然以CT、MRI 和消化内镜为代表的现代医疗设备的应用在一定程度上淡化了肠鸣音听诊的价值，但任何的辅助检查手段都无法取代体格检查在疾病诊断中的重要地位[11-12]。因此，肠鸣音听诊一直是临床诊断学课程中重要的教学内容，是所有医学生都需要掌握的临床基本技能之一[13]。然而，由于肠鸣音信号弱，缺乏规律性，听诊过程中容易受到外界环境及体件与受检者皮肤摩擦等所产生的杂音干扰，导致肠鸣音听诊的主观性强，总体准确率不高[14-15]。利用普通听诊器进行教学无法实现教师与学生的实时、同步听诊，对于初次接触该内容的学生而言，仅通过一些拟声词的描述，便自行体会从各种听诊的杂音中准确识别肠鸣音难度极大，甚至造成一些认知偏差，对学生以后的临床工作造成不利影响[16]。其次，由于肠鸣音无法记录和存储，在教学过程中不一定能够找到具有典型肠鸣音的病患，例如肠鸣音亢进、金属音等，造成部分教学内容的缺失。同时，由于肠鸣音的学术定义至今仍较为模糊，因此学生是否真正掌握了肠鸣音听诊的技能，能否准确识别肠鸣音的发生和性质难以进行客观、量化的考核。

针对普通听诊器在肠鸣音听诊教学中的各种弊端，张燕等[17]将一种新型多人用听诊器用于护理基础教学，其能够实现听诊教学同步，学生在带教教师的同步指导下感受到最真实的听诊教学内容，对正常和异常的听诊音加深认识；同时有效避免常规听诊器在床边教学、病房查房时对患者反复检查的情况，充分缩短患者检查部位暴露时间，取得了较为理想的效果。周铭[18]研发了一种教学用听诊器，其在传统听诊器本体上安装微型无线发射器，通过微型无线接收器的接收、放大，将拾音头拾到的待检声音放大传出，使得病房教学现场所有学生都能清晰听到听诊器发出的声音，提高了临床教学质量。

毋庸置疑的是，尽管声学研究技术和装备在不断进步，但目前临床上仍然缺乏进行自动化肠鸣音采集和分析的可靠工具。到本世纪初，包括小波变换、多层感知器、独立成分分析和自回归滑动平均模型等分析方法已广泛应用于肠鸣音的自动化分析[19]。近年来，随着人工智能辅助技术在各个领域的破局和推广应用，使得人们能够从全新的维度来解析和认识人体肠鸣音的变化。2020 年，国内东部战区总医院江志伟教授团队报道了一种基于人工智能的连续肠鸣音听诊记录仪的临床应用[20]，其通过对31 例接受结直肠癌手术的患者进行围手术期肠鸣音监测，发现接受快速康复外科（enhanced recovery after surgery，ERAS）措施处置的患者，术后早期进食能够增加肠鸣音的发生频率，进一步证实了食物会刺激胃肠蠕动，也为ERAS早期进水、进食的主张提供了有力依据。最近，澳大利亚的研究人员研发了一种基于卷积神经网络的肠鸣音检测器，其通过收集40 名志愿者的肠鸣音信息，生成了一个由6700 个手动标记片段组成的肠鸣音数据集，用于训练和测试该肠鸣音检测器的性能。结果表明，其总体准确率达90%以上[21]。类似的，课题组研发了一种便携式可穿戴的肠鸣音监测仪，其不仅能够实时、动态、连续的采集人体的肠鸣音信号，并通过蓝牙与手机应用程序进行连接，实现声音的实时记录、播放和分析[22]。同时，我们利用该监测仪的存储功能，对健康志愿者进行大样本的临床数据采集，构建肠鸣音大数据库，实现对生理性肠鸣音发生频率、音调特征的客观性描述。在此基础上，我们进一步通过对急性机械性肠梗阻、急性胃肠炎、急性腹膜炎等疾病模型的肠鸣音采集，构建典型标准化肠鸣音，实现对病理性肠鸣音临床特征的准确记录，这些可作为肠鸣音临床教学的宝贵的资源库。此外，由于肠鸣音具有环境噪音干扰大、周期性差、随机性强等特点，人工提取普适稳定的特征极为困难。因此，项目组随后也提出了一种有效的肠鸣音检测方法，即先提取肠鸣音的梅尔频率倒谱系数（mel-frequency cepstral coefficients，MFCC）特征，然后采用深度神经网络提取更加稳定抽象的特征，最后采用softmax 识别出肠鸣音出现的位置和具体类别[2]。目前，该款肠鸣音监测仪已经在临床和教学中不断推广应用，起到了积极的作用。

研究中，我们通过肠鸣音监测仪辅助教学，以传统的听诊器教学作为对照，发现肠鸣音监测仪辅助教学能够显著提升学生对肠鸣音听诊技巧的掌握，总体考核成绩更优异。由于临床诊断学的体格检查一般采用8～10名学生的小班课教学，在课堂教学实施过程中，肠鸣音监测仪能够通过声音放大系统将采集的腹部听诊信号进行公放，当出现肠鸣音时，教师可以随时向学生指出；同样，对于一些可疑信号，学生也可以随时询问，从而形成良好的师生互动氛围，大大提升了肠鸣音听诊的教学效率。教学反馈问卷的结果也进一步证实，肠鸣音监测仪作为肠鸣音听诊的辅助性教具引入课堂教学，能够活跃课堂气氛，增强学生的学习兴趣，增进学生对知识的理解和掌握，值得在本科生的临床教学中进行推广应用。值得注意的是，普通的声学听诊器仍然是目前临床上普遍应用的常规肠鸣音检查设备，而肠鸣音监测仪应当作为一种辅助性或补充性的教具被用于临床教学，而不应当因此而彻底摒弃对常规听诊器使用方法的教学。