腸鳴音監(jiān)測儀在臨床診斷學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

張鑫 衛(wèi)子然 楊德君 顏榮林 王偉軍

腸鳴音作為人體重要的生理信號，可直接有效地反映小腸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是諸多胃腸和腹部外科疾病診斷和病程監(jiān)測的重要臨床體征[1-3]。目前，臨床上公認(rèn)的腸鳴音檢測方法是采用傳統(tǒng)的聲學(xué)聽診器進(jìn)行腹部聽診，由于其操作簡便，長期以來作為經(jīng)典的體格檢查方法被用于臨床教學(xué)[4-5]。事實(shí)上，與心音、呼吸音相比，腸鳴音的定義一直較為模糊，聲音的產(chǎn)生具有隨機(jī)性強(qiáng)、周期性差、規(guī)律性低、變異度高等特點(diǎn)[6-7]。因此，準(zhǔn)確、可靠地完成腸鳴音的聽診檢查并非易事，往往需要相當(dāng)長時(shí)間的臨床實(shí)踐和一定經(jīng)驗(yàn)的積累[8]。臨床診斷學(xué)是最早開始系統(tǒng)進(jìn)行視觸叩聽體格檢查相關(guān)理論和實(shí)踐操作技能教學(xué)的課程，是醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)聽診的“啟蒙課”[9]。然而，筆者從曾經(jīng)的醫(yī)學(xué)生到目前從事臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)的教師，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的腸鳴音聽診教學(xué)中，仍然延續(xù)著傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即：（1）教師口頭描述腸鳴音的聽診特征；（2）教師示范性聽診，告知聽診結(jié)果；（3）學(xué)生模仿進(jìn)行腸鳴音聽診，自行體會(huì)聽診結(jié)果。由于目前腸鳴音仍然缺乏明確的判別標(biāo)準(zhǔn)，僅依據(jù)“氣過水聲”“咕嚕聲”“金屬音”等簡單模糊的描述，對于初次接觸腸鳴音聽診的醫(yī)學(xué)生而言，很難從各種外界雜音中準(zhǔn)確分辨出真正的腸鳴音信號。其次，傳統(tǒng)的聲學(xué)聽診器無法采集和記錄腸鳴音信息，學(xué)生和教師又無法同步進(jìn)行聽診，由于腸鳴音幾乎沒有規(guī)律性，進(jìn)一步增加了學(xué)生對各種不同腸鳴音識別的難度。筆者發(fā)現(xiàn)，很多醫(yī)學(xué)生在臨床實(shí)習(xí)甚至是在住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)階段，仍然沒有真正掌握腸鳴音聽診的技巧，無法準(zhǔn)確判別腸鳴音的有無和性質(zhì)。團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了一種低功耗便攜式腸鳴音監(jiān)測儀（以下簡稱“腸鳴音監(jiān)測儀”），能夠連續(xù)采集、記錄、實(shí)時(shí)播放和存儲人體腸鳴音信號，通過嘗試將其輔助應(yīng)用于醫(yī)學(xué)本科生臨床診斷學(xué)腸鳴音教學(xué)，取得了良好的效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2019 年9 月—2020 年1 月，選取海軍軍醫(yī)大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)五年制本科2017 級第二教學(xué)班學(xué)生作為研究對象，納入標(biāo)準(zhǔn)為該教學(xué)班全體學(xué)生共90 名，無排除標(biāo)準(zhǔn)。采用簡單隨機(jī)抽樣的方法，將學(xué)生分為對照組和試驗(yàn)組各45 名。試驗(yàn)組女生13 名，男生32 名，平均（20.0±1.0）歲；對照組女生16 名，男生29 名，平均（19.9±1.1）歲；兩組性別比例和平均年齡差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。對照組采用傳統(tǒng)聲學(xué)聽診器進(jìn)行腸鳴音聽診教學(xué)，試驗(yàn)組采用腸鳴音監(jiān)測儀輔助進(jìn)行腸鳴音聽診教學(xué)。兩組學(xué)生的一般資料見表1。

1.2 方法

對照組采用傳統(tǒng)聲學(xué)聽診器進(jìn)行教學(xué)，具體步驟如下：（1）教師按照教材內(nèi)容描述腸鳴音的聽診特征，如“氣過水聲”“咕嚕聲”等。（2）教師隨機(jī)選定某學(xué)生作為受試者，進(jìn)行示范性聽診，將受試者在指定時(shí)間段內(nèi)腸鳴音的發(fā)生次數(shù)和性質(zhì)告知學(xué)生，從而對該次腸鳴音的聽診結(jié)果作出定性描述（腸鳴音正常、腸鳴音活躍、腸鳴音亢進(jìn)、腸鳴音減弱或腸鳴音消失）。（3）學(xué)生模仿進(jìn)行互相聽診，自行體會(huì)聽診結(jié)果。試驗(yàn)組采用腸鳴音監(jiān)測儀輔助進(jìn)行教學(xué)，具體步驟如下：步驟（1）（2）同對照組。（3）在選定的受試者中以腸鳴音監(jiān)測儀進(jìn)行采集并實(shí)時(shí)播放，教師和所有學(xué)員同步進(jìn)行聽診，當(dāng)出現(xiàn)腸鳴音時(shí)，教師可隨時(shí)指出并講解。（4）將采集的腸鳴音文件保存并交學(xué)生進(jìn)行課后復(fù)習(xí)。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 課程考核

通過腸鳴音監(jiān)測儀構(gòu)建隨機(jī)人群的腸鳴音大數(shù)據(jù)庫和疾病模型下的典型標(biāo)準(zhǔn)化腸鳴音數(shù)據(jù)庫，從兩個(gè)數(shù)據(jù)庫中分別隨機(jī)選取一段時(shí)長3 min 左右的聲音信息進(jìn)行上機(jī)考核，受試學(xué)生通過聽錄音回答一段時(shí)間內(nèi)腸鳴音的出現(xiàn)次數(shù)，標(biāo)記出現(xiàn)腸鳴音的時(shí)點(diǎn)并描述腸鳴音的性質(zhì)，滿分以100 分計(jì)。

1.3.2 教學(xué)反饋

課后對兩組學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)研，問卷的每項(xiàng)內(nèi)容均采用10 分制，由學(xué)生按照程度高低自行量化評分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié)果應(yīng)用SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析，計(jì)數(shù)資料用n（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料用（）表示，采用t檢驗(yàn)，P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 研究結(jié)果

2.1 課程考核

試驗(yàn)組和對照組學(xué)生在臨床診斷學(xué)腸鳴音聽診部分成績分別為（83±11）分和（77±13）分，試驗(yàn)組顯著優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.364，P=0.020）。

2.2 教學(xué)反饋

共發(fā)放調(diào)查問卷表90 份，回收有效調(diào)查問卷83 份，其中試驗(yàn)組44 份，對照組39 份。試驗(yàn)組學(xué)生的總體教學(xué)反饋顯著優(yōu)于對照組，學(xué)生認(rèn)為通過腸鳴音監(jiān)測儀輔助進(jìn)行教學(xué)，使課堂教學(xué)更加生動(dòng)，學(xué)生對知識的理解和掌握程度均優(yōu)于對照組。同時(shí)，通過對腸鳴音監(jiān)測儀研發(fā)過程的講解，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新研究意識。兩組學(xué)生對本次課程的量化評分見表1。

表1 兩組學(xué)生教學(xué)反饋統(tǒng)計(jì)（分，）

表1 兩組學(xué)生教學(xué)反饋統(tǒng)計(jì)（分，）

3 討論

腸鳴音聽診是一種傳統(tǒng)的、經(jīng)典的體格檢查方法，其對于腹部外科和胃腸道疾病的診斷及鑒別診斷具有重要的臨床意義[10]。雖然以CT、MRI 和消化內(nèi)鏡為代表的現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用在一定程度上淡化了腸鳴音聽診的價(jià)值，但任何的輔助檢查手段都無法取代體格檢查在疾病診斷中的重要地位[11-12]。因此，腸鳴音聽診一直是臨床診斷學(xué)課程中重要的教學(xué)內(nèi)容，是所有醫(yī)學(xué)生都需要掌握的臨床基本技能之一[13]。然而，由于腸鳴音信號弱，缺乏規(guī)律性，聽診過程中容易受到外界環(huán)境及體件與受檢者皮膚摩擦等所產(chǎn)生的雜音干擾，導(dǎo)致腸鳴音聽診的主觀性強(qiáng)，總體準(zhǔn)確率不高[14-15]。利用普通聽診器進(jìn)行教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的實(shí)時(shí)、同步聽診，對于初次接觸該內(nèi)容的學(xué)生而言，僅通過一些擬聲詞的描述，便自行體會(huì)從各種聽診的雜音中準(zhǔn)確識別腸鳴音難度極大，甚至造成一些認(rèn)知偏差，對學(xué)生以后的臨床工作造成不利影響[16]。其次，由于腸鳴音無法記錄和存儲，在教學(xué)過程中不一定能夠找到具有典型腸鳴音的病患，例如腸鳴音亢進(jìn)、金屬音等，造成部分教學(xué)內(nèi)容的缺失。同時(shí)，由于腸鳴音的學(xué)術(shù)定義至今仍較為模糊，因此學(xué)生是否真正掌握了腸鳴音聽診的技能，能否準(zhǔn)確識別腸鳴音的發(fā)生和性質(zhì)難以進(jìn)行客觀、量化的考核。

針對普通聽診器在腸鳴音聽診教學(xué)中的各種弊端，張燕等[17]將一種新型多人用聽診器用于護(hù)理基礎(chǔ)教學(xué)，其能夠?qū)崿F(xiàn)聽診教學(xué)同步，學(xué)生在帶教教師的同步指導(dǎo)下感受到最真實(shí)的聽診教學(xué)內(nèi)容，對正常和異常的聽診音加深認(rèn)識；同時(shí)有效避免常規(guī)聽診器在床邊教學(xué)、病房查房時(shí)對患者反復(fù)檢查的情況，充分縮短患者檢查部位暴露時(shí)間，取得了較為理想的效果。周銘[18]研發(fā)了一種教學(xué)用聽診器，其在傳統(tǒng)聽診器本體上安裝微型無線發(fā)射器，通過微型無線接收器的接收、放大，將拾音頭拾到的待檢聲音放大傳出，使得病房教學(xué)現(xiàn)場所有學(xué)生都能清晰聽到聽診器發(fā)出的聲音，提高了臨床教學(xué)質(zhì)量。

毋庸置疑的是，盡管聲學(xué)研究技術(shù)和裝備在不斷進(jìn)步，但目前臨床上仍然缺乏進(jìn)行自動(dòng)化腸鳴音采集和分析的可靠工具。到本世紀(jì)初，包括小波變換、多層感知器、獨(dú)立成分分析和自回歸滑動(dòng)平均模型等分析方法已廣泛應(yīng)用于腸鳴音的自動(dòng)化分析[19]。近年來，隨著人工智能輔助技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的破局和推廣應(yīng)用，使得人們能夠從全新的維度來解析和認(rèn)識人體腸鳴音的變化。2020 年，國內(nèi)東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院江志偉教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種基于人工智能的連續(xù)腸鳴音聽診記錄儀的臨床應(yīng)用[20]，其通過對31 例接受結(jié)直腸癌手術(shù)的患者進(jìn)行圍手術(shù)期腸鳴音監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)接受快速康復(fù)外科（enhanced recovery after surgery，ERAS）措施處置的患者，術(shù)后早期進(jìn)食能夠增加腸鳴音的發(fā)生頻率，進(jìn)一步證實(shí)了食物會(huì)刺激胃腸蠕動(dòng)，也為ERAS早期進(jìn)水、進(jìn)食的主張?zhí)峁┝擞辛σ罁?jù)。最近，澳大利亞的研究人員研發(fā)了一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腸鳴音檢測器，其通過收集40 名志愿者的腸鳴音信息，生成了一個(gè)由6700 個(gè)手動(dòng)標(biāo)記片段組成的腸鳴音數(shù)據(jù)集，用于訓(xùn)練和測試該腸鳴音檢測器的性能。結(jié)果表明，其總體準(zhǔn)確率達(dá)90%以上[21]。類似的，課題組研發(fā)了一種便攜式可穿戴的腸鳴音監(jiān)測儀，其不僅能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)的采集人體的腸鳴音信號，并通過藍(lán)牙與手機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)聲音的實(shí)時(shí)記錄、播放和分析[22]。同時(shí)，我們利用該監(jiān)測儀的存儲功能，對健康志愿者進(jìn)行大樣本的臨床數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建腸鳴音大數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對生理性腸鳴音發(fā)生頻率、音調(diào)特征的客觀性描述。在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步通過對急性機(jī)械性腸梗阻、急性胃腸炎、急性腹膜炎等疾病模型的腸鳴音采集，構(gòu)建典型標(biāo)準(zhǔn)化腸鳴音，實(shí)現(xiàn)對病理性腸鳴音臨床特征的準(zhǔn)確記錄，這些可作為腸鳴音臨床教學(xué)的寶貴的資源庫。此外，由于腸鳴音具有環(huán)境噪音干擾大、周期性差、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)，人工提取普適穩(wěn)定的特征極為困難。因此，項(xiàng)目組隨后也提出了一種有效的腸鳴音檢測方法，即先提取腸鳴音的梅爾頻率倒譜系數(shù)（mel-frequency cepstral coefficients，MFCC）特征，然后采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取更加穩(wěn)定抽象的特征，最后采用softmax 識別出腸鳴音出現(xiàn)的位置和具體類別[2]。目前，該款腸鳴音監(jiān)測儀已經(jīng)在臨床和教學(xué)中不斷推廣應(yīng)用，起到了積極的作用。

研究中，我們通過腸鳴音監(jiān)測儀輔助教學(xué)，以傳統(tǒng)的聽診器教學(xué)作為對照，發(fā)現(xiàn)腸鳴音監(jiān)測儀輔助教學(xué)能夠顯著提升學(xué)生對腸鳴音聽診技巧的掌握，總體考核成績更優(yōu)異。由于臨床診斷學(xué)的體格檢查一般采用8～10名學(xué)生的小班課教學(xué)，在課堂教學(xué)實(shí)施過程中，腸鳴音監(jiān)測儀能夠通過聲音放大系統(tǒng)將采集的腹部聽診信號進(jìn)行公放，當(dāng)出現(xiàn)腸鳴音時(shí)，教師可以隨時(shí)向?qū)W生指出；同樣，對于一些可疑信號，學(xué)生也可以隨時(shí)詢問，從而形成良好的師生互動(dòng)氛圍，大大提升了腸鳴音聽診的教學(xué)效率。教學(xué)反饋問卷的結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)，腸鳴音監(jiān)測儀作為腸鳴音聽診的輔助性教具引入課堂教學(xué)，能夠活躍課堂氣氛，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增進(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握，值得在本科生的臨床教學(xué)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。值得注意的是，普通的聲學(xué)聽診器仍然是目前臨床上普遍應(yīng)用的常規(guī)腸鳴音檢查設(shè)備，而腸鳴音監(jiān)測儀應(yīng)當(dāng)作為一種輔助性或補(bǔ)充性的教具被用于臨床教學(xué)，而不應(yīng)當(dāng)因此而徹底摒棄對常規(guī)聽診器使用方法的教學(xué)。