心音分析的最新進展

王玠能

        心音(Heart sound)是由心臟收縮或是舒張時，血液通過心臟腔室及瓣膜開啟或關閉時產生的聲音，長期以來一直被認為是重要的判斷心血管疾病的診斷指標。利用傳統的聽診器進行心音聽診是醫療專業人員評估心音的主要方法。然而這種方法具有相當的主觀性並且依賴於臨床醫生的經驗。因此利用人工智能和機器學習技術來評估心音分析提供了定量和客觀的方法，這些算法可以區分正常和異常的心音，識別特定的心雜音，並評估心血管疾病的嚴重程度^[1]。

        隨著數位健康科技的出現，通過使用電子聽診器或可穿戴設備捕捉和分析聲音信號，先進的信號處理技術用於提高心音錄音的質量和提取有價值的信息。這些技術包括噪聲降低算法(Noise reduction algorithms)、濾波方法(Filtering methods)和特徵提取算法(Feature extraction algorithms)，有助於識別心音的特定組成部分，區分正常和異常的模式。先進的算法現在可以相當的準確性處理和分析心音，分析出可以檢測出微小的異常和模式，而這些異常和模式可能表明潛在的心血管疾病^{[2, 3]}。更為重要的是移動應用和遠程醫療平台利用心音分析實現心血管狀況的遠程監測和診斷。患者可以使用智慧手機上的應用程序或便攜設備來錄製心音，而醫療專業人員可以遠程分析這些心音，提供及時的回饋和指示。未來可以將心音分析與病患的電子健康記錄（Electronic health records, EHR）及病歷相互結合，實現數據共享和全面的患者概況。通過將心音數據與其他臨床信息（如病史和影像結果）相結合，醫療專業人員可以更全面地了解患者的心血管健康情況^{[3, 4]}。接下來透過數據共享平台和合作研究工作的進展促使心音數據從多個來源進行共享。這有助於建立大規模數據庫(Big data bank)，用於機器學習（Machine learning, ML）訓練和驗證人工智能（Artificial intelligence, AI）模型，提高心音分析算法的準確性和普遍性^[5]。最終將心音分析納入日常臨床實踐中具有轉化性的影響，提供了對患者心血管健康的更多觀察，可以改善風險評估，指導治療決策並監測疾病進展。此外這種非侵入性方法可以增加患者的便利性，減少昂貴且侵入性的診斷程序的需求。

參考文獻

1. Clifford GD, Liu C, Moody B, Millet J, Schmidt S, Li Q, Silva I, Mark RG. Recent advances in heart sound analysis. Physiol Meas. 2017;38(8):E10-E25. https://doi: 10.1088/1361-6579/aa7ec8. PMID: 28696334. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6579/aa7ec8
2. Sung, PH., Thompson, W.R., Wang, JN. et al. Computer-Assisted Auscultation: Patent Ductus Arteriosus Detection Based on Auditory Time–frequency Analysis. J Med Biol Eng. 2015;35:76–85. https://doi.org/10.1007/s40846-015-0008-9.
3. Winther S, Nissen L, Schmidt SE, Westra J, Andersen IT, Nyegaard M, Madsen LH, Knudsen LL, Urbonaviciene G, Larsen BS, Struijk JJ, Frost L, Holm NR, Christiansen EH, Bøtker HE, Bøttcher M. Advanced heart sound analysis as a new prognostic marker in stable coronary artery disease. Eur Heart J Digit Health. 2021;2(2):279-289. doi: 10.1093/ehjdh/ztab031. PMID: 36712398; PMCID: PMC9707929. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9707929/
4. Lehmacher J, Neumann JT, Sörensen NA, Goßling A, Schmidt SE, Zeller T, Blankenberg S, Westermann D, Clemmensen PM. Diagnostic performance of a device for acoustic heart sound analysis in patients with suspected myocardial infarction. Open Heart. 2023;10(1):e002090. doi: 10.1136/openhrt-2022-002090. PMID: 36858602; PMCID: PMC9980326. https://openheart.bmj.com/content/10/1/e002090.long
5. Lim, G.B. AI used to detect cardiac murmurs. Nat Rev Cardiol. 2021;18,460. https://doi.org/10.1038/s41569-021-00567-8.

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