综述：肠易激综合征中肠道声音的声学检测与分析——近期工程进展及临床应用

《Sensors and Actuators A: Physical》：Acoustic sensing and analysis of bowel sounds in irritable bowel syndrome-recent engineering developments and clinical applications

肠道听诊技术结合可穿戴设备与人工智能用于肠易激综合征诊断与监测的综述。现有设备在便携性、噪声抑制和信号处理方面存在不足，需通过MEMS麦克风、定制外壳及深度学习模型（CNN、LSTM、隐马尔可夫模型）优化检测精度。未来可集成智能手机实现连续症状追踪。

　　

摘要

肠易激综合症（IBS）是一种常见的慢性胃肠道（GI）疾病，具有显著的发病率和医疗负担。目前，其诊断主要依赖于排除其他可能的疾病，尚无客观的检测方法来确诊和监测IBS。IBS患者的肠鸣音会发生变化，而肠鸣音分析在诊断胃肠道疾病方面显示出临床应用价值。本文通过识别可穿戴肠鸣音设备、信号处理技术和机器学习方法中的关键缺陷，将工程创新与临床需求相结合，以改进IBS的诊断和监测。已经开发出多种记录装置，以提高便携性、用户舒适度和依从性，这些装置从大型背心式设备到微型设备不等。麦克风（如压电传感器和微机电系统（MEMS）麦克风）可以与定制的外壳和信号处理技术结合使用，实现低噪声的高保真肠鸣音记录。人工智能模型（如卷积神经网络、长短时记忆神经网络和半隐马尔可夫模型）被应用于从长时间记录中准确检测肠鸣音，并分析其声学特征，以辅助IBS的诊断和监测。未来的发展可以包括改进分析模型以提高性能，以及整合智能手机等便携式边缘设备进行持续症状监测。

章节摘录

肠易激综合症与肠鸣音听诊

肠易激综合症（IBS）是一种以腹痛、排便困难、腹泻和/或便秘以及胀气为特征的慢性疾病。该疾病在全球范围内发病率超过10% [1]。除了身体症状外，IBS常伴有心理问题，被认为是一种肠道-大脑相互作用（DGBI）障碍 [2]。由于工作效率下降，IBS带来的经济负担也很重。

材料与方法

为了了解最近的技术进展，我们检索了2020年1月至2024年12月期间发表的论文。在2018年1月至2023年10月期间，使用以下关键词在IEEE Xplore数据库中进行了查询：(bowel sound* OR borborygmi) AND (device* OR stethoscope* OR analysis* OR denoising* OR extract* OR process*)。共找到了26篇相关文章并进行了审查，所有文章的列表见表1。为了识别相关的临床研究，我们进一步进行了查询。

IBS中的肠鸣音特征

肠鸣音的特征因个体肠道运动模式和潜在的胃肠道疾病而异。在健康人群中，肠鸣音的频率范围通常在100-500赫兹（Hz）之间，很少超过1000赫兹 [20]。正常的肠鸣音表现为周期性爆发，幅度约为60分贝（dB）[35]，持续时间从10到4000毫秒（ms）不等 [36]。不同人的肠鸣音产生频率也有所不同，每分钟大约为3到42次 [36]。肠鸣音不受腹壁运动或触诊的影响。

肠鸣音听诊与分析的设计目标

高保真的听诊可以准确解读声学特征，而长时间的听诊则能够记录不同阶段的肠道运动（MMC）和餐后时期的情况，这对于有食物相关症状的患者尤为重要 [41]。持续的肠鸣音监测还可以比较不同时间段的声学特征，从而监测症状和疾病进展。肠鸣音设备的设计至关重要，因为它决定了记录的质量。

肠鸣音分析的实用性及未来研究方向

与目前主要基于症状学和排除器质性疾病的临床诊断方法相比，肠鸣音听诊可以作为辅助工具，帮助诊断IBS，补充如ROME IV标准等临床标准 [32]。这有助于缩短诊断和治疗时间，降低医疗成本 [75]，同时增强患者教育 [8]（见图5）。

鉴于IBS是一种慢性功能性胃肠道疾病的特点...

结论

近年来，声学技术、电子技术和数据科学取得了快速进展。开发出适用于IBS管理的临床相关肠鸣音设备已成为可能。本文展示了如何将工程创新与临床需求相结合，提供非侵入性的、客观的IBS管理工具。为了提高便携性，已经开发了多种安装方式，包括大型背心式和微型设备。

CRediT作者贡献声明

Goh Nicholas：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化。Wong Sunny：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，监督，概念构思。Kwan Jeric MC：可视化。Lim Faith：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化。Park Seung Min：撰写——审稿与编辑，监督。Kelvin KF Tsoi：撰写——审稿与编辑。Ng Siu-kin：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，监督，概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢NTU Start Up Grant、LKCMedicine、新加坡国家健康创新中心探索性转化（ET）基金（ET1-2023-04）、NTUitive Gap Fund基金（NGF-2025-17-007）、新加坡教育部一级学术研究基金（RG37/22）以及Wang Lee Wah纪念基金对本文工作的支持。

披露声明

所有作者声明没有财务或非财务上的利益冲突。

作者贡献

NG负责论文的检索与审阅、手稿的起草等工作。

李康健医学院微生物组医学中心（学术医学）助理主任： Prof. Sunny Wong是一位胃肠病学家，同时也是营养、消化与代谢学副教授，以及李康健医学院微生物组医学中心的主任。他发表了大量关于肠易激综合症等功能性胃肠道疾病的论文，以及多篇跨学科研究论文。