在《自然医学》杂志最近发表的一项研究中，研究人员提出了一种用于连续生理监测的无线宽带声机械传感（BAMS）系统。
对于新生儿和儿童，心血管和胃肠道问题是生命前五年死亡的重要原因。使用连续监测系统有助于指导临床决策。当前的医院系统使用连接到监视器的传感器、电缆和电线。然而，幸运的是，生物工程的进步导致了无线皮肤接口传感器的发展，用于同时采集不同类别的信号。
数字听诊器，包括可穿戴设计，可以提供有关气道阻塞、肠道蠕动、心脏活动和外来肺音的（补充）信息。然而，由于某些限制，它们不能用于连续监测，因此，体声的临床使用通常通过定期测量进行。
研究和结果
本研究介绍了用于连续生理监测的无线 BAMS 系统。BAMS 系统可以捕获各种信号，从缓慢的身体运动（大约 0.01 赫兹 [Hz]）到高频身体声音（高达 1 kHz）。将设备轻轻粘附在胸骨上切迹处可以同时测量呼吸音和心音。
将时间同步设备放置在腹部可以实现胃肠道声音的时空监测。在高级实施中，可以将 13 个设备放置在后胸和前胸的目标部位，以监测肺部健康、疾病进展和康复。这种（高级）实施可适用于任何年龄的患者，包括入住新生儿重症监护病房 (NICU) 的新生儿。
BAMS 设备包括面向身体和环境的麦克风、惯性测量单元、闪存、无线充电天线以及安装在印刷电路板上的标准蓝牙低功耗片上系统。麦克风从两个方向捕获声音，自适应滤波算法最大限度地减少体音对环境声音的影响，反之亦然。
BAMS系统可用于日常生活场景，可监测标准参数（呼吸频率、心率）和自主测量，例如心肺耦合、吞咽和心率变异性（HRV）。该系统可以在各种活动中运行，例如睡眠和锻炼。此外，研究人员还将入住 NICU 的新生儿的 BAMS 数据与美国食品和药物管理局 (FDA) 批准的临床监测仪的读数进行了比较。
BAMS 设备确定的声音强度和呼吸间隔与呼吸暂停和气流速率相关。此外，该设备还对入住 NICU 的 5 名新生儿进行长时间（三个小时）的心率、呼吸音和其他参数的可靠监测。呼吸音与胸部运动以及呼吸感应体积描记法和鼻腔温度的数据非常一致。
进一步的分析表明，BAMS 设备捕获的肠鸣音与成人腹部的肌电信号相关。此外，研究人员还使用了安装在 35 名慢性肺病患者和 20 名健康个体身上的 13 个设备。来自健康受试者的数据显示，左右身体两侧的声音强度、胸壁运动和声音频率分布相似。
对接受手术肺切除术的患者和患有慢性肺病的患者进行的类似测量反映了他们的病情。一名接受左上肺叶和右下肺叶和右上肺叶切除手术的参与者显示，被切除肺叶的肺功能较低，导致声音强度和气流速率降低。
对健康受试者和慢性肺病患者数据的比较分析强调了气流量、声音频率和气流速率在诊断限制性和阻塞性肺病中的重要性。这些结果依赖于放置在胸部和胸骨上切迹后部（下和上）区域的 BAMS 设备的数据，并使用峰值流量计单独测量气流速率和流量。
声能还可以通过对声音强度随时间的积分来计算。这些参数可以帮助跟踪疾病进展和治疗反应。风量和气流速率测量还可以促进蒂芬诺-皮内利指数的监测。健康参与者胸骨上切迹的声音强度高于慢性肺病患者，平均强度为 54 分贝 (dB)。
然而，未进行肺切除的慢性肺病患者的平均强度为 38 dB，右上肺切除的患者为 36 dB，左上肺切除的患者为 30 dB。健康参与者的右上后主导呼气频率为 219 Hz，慢性肺病患者为 256 Hz。对肺部不同部位的进一步分析揭示了慢性肺病患者和健康受试者之间的明显差异。
结论
该研究提出了同时测量身体声音和运动作为生理信号源的技术，适用于家庭和医院。大量的特性研究和基准测试证实了 BAMS 系统的准确性。总体而言，麦克风对、声音分离算法、时间同步操作和小型皮肤接口形式的组合为（连续）患者监测创造了独特的可能性。
