《电子技术应用》
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面向数字听诊器的心肺音采集与质量增强技术研究进展
集成电路应用
李轶凯1,肖裴垚1,王津梁1,房子洋1,张福利1,张治1,2
上海理工大学健康科学与工程学院; 2. 上海交通大学医学院附属第一人民医院心内科
摘要: 心肺音听诊是心血管与呼吸系统床旁评估的重要方法。传统声学听诊器具有便携、低成本和即时反馈等优势,但其结果依赖操作者经验,声音信息难以长期留存,也不利于远程复核和算法分析。数字听诊器通过将胸壁声振信号转换为电子信号,从而可以对信号进行放大、滤波、存储、传输和计算处理,并使数字听诊器逐步成为远程会诊、教学示教、家庭监测和辅助诊断的重要载体。现有研究显示,数字听诊器的应用性能并非仅取决于后端分类模型,前端采集链路、设备频率响应、胸壁耦合状态、噪声抑制策略和信号质量控制同样决定最终可用性。研究围绕数字听诊器中的心肺音采集与质量增强技术,梳理硬件采集链路及心音、肺音差异化采集需求,分析环境噪声、接触伪迹和设备失真等主要干扰来源,比较传统信号处理、数据驱动增强与质量评估方法的适用边界,并讨论公开数据库、端侧部署、远程听诊和真实场景验证中的转化瓶颈。当前制约数字听诊器进一步应用的关键因素,不在于单一模型精度不足,而在于设备表征不足、采集标准不统一、跨设备可比性弱以及真实环境下的外部验证证据不足。
中图分类号:R318; TN911.7文献标识码:ADOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2026.04.002
中文引用格式:李轶凯,肖裴垚,王津梁,等. 面向数字听诊器的心肺音采集与质量增强技术研究进展[J].集成电路应用,2026,43(4):5-11.
英文引用格式:Li Yikai, Xiao Peiyao, Wang Jinliang,et al. Research progress on cardiopulmonary sound acquisition and quality enhancement technology for digital stethoscopes[J].Application of IC,2026,43(4):5-11.
Research progress on cardiopulmonary sound acquisition and quality enhancement technology for digital stethoscopes
Li Yikai1, Xiao Peiyao1, Wang Jinliang1, Fang Ziyang1, Zhang Fuli1, Zhang Zhi1,2
1. School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology; 2. Department of Cardiology , Shanghai General Hospital Affiliated with Shanghai Jiao Tong University School of Medicine
Abstract: Auscultation of cardiopulmonary sounds remains an important bedside method for cardiovascular and respiratory assessment. Conventional acoustic stethoscopes are portable and inexpensive, but their results depend heavily on healthcare professionals′ experience, and the acquired sounds are difficult to preserve, review remotely, or analyze computationally. Digital stethoscopes convert chestwall vibroacoustic signals into electronic signals, enabling amplification, filtering, storage, transmission, and computational analysis. Existing studies indicate that the performance of digital stethoscope applications is not determined solely by downstream classification models. The acquisition chain, device frequency response, chest-wall coupling, noise suppression strategy, and signal quality control jointly determine data usability. This review focuses on cardiopulmonary sound acquisition and quality enhancement technologies for digital stethoscopes. -
Key words : digital stethoscope; cardiopulmonary sound; signal acquisition; quality enhancement; noise suppression; device characterization

引言

心肺音听诊是心血管与呼吸系统疾病床旁评估中的常用方法[1]。实现其客观化、标准化并纳入可计算流程是当今研究的重点[1]。传统声学听诊器适合床旁快速筛查,但其结果依赖操作者听觉经验,声音信息难以保存,也不利于远程复核和后续算法处理[1-2]。数字听诊器通过将胸壁声振信号转换为电子信号,建立了从采集、放大、滤波到存储、传输和分析的连续数据链路[2-3]。这一变化使其在远程会诊、教学示教和智能分析中具有明确的工程意义[1-3]。

现有研究中仍存在一种倾向,即过早把数字听诊器的研究问题收窄为“采集后分类”[3-4]。而设备胸件结构、传感器类型、模拟前端设计、采样参数、频率响应、体表耦合压力和采集环境噪声,都会影响原始信号的信息密度和后续结果的可比性[3-5]。数字听诊器技术表征研究显示,不同设备在频率响应和输出听感上存在差异,这种差异会影响跨设备训练、外部验证和临床部署稳定性[4,6]。因此,有关数字听诊器的综述不能只讨论算法性能,还应回到采集链路、前端质量控制和应用转化这一完整技术框架[4-6]。

从方法论看,数字听诊器研究若只强调模型精度提升,而回避采集一致性、设备归一化和真实场景鲁棒性,所得结论往往缺少可迁移基础[4,7-8]。模型性能提升可能来自算法改进,也可能来自设备、场景和数据分布差异[4,7-8]。本文围绕三个问题展开:数字听诊器中的心肺音采集链路如何构成,心音与肺音为何不能沿用相同采集逻辑;环境噪声、接触伪迹和设备失真如何影响前端质量控制;应用进展为何仍受公开数据库、设备差异和真实场景验证制约[4,7-8]。


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作者信息:

李轶凯1,肖裴垚1,王津梁1,房子洋1,张福利1,张治1,2

(1. 上海理工大学健康科学与工程学院,上海200093;

2. 上海交通大学医学院附属第一人民医院心内科,上海200080)

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