Lichaamsgeluiden continu meten met slimme sensoren: van stethoscoop naar wearables

Lichaamsgeluiden zoals harttonen, ademgeluiden en darmactiviteit bevatten waardevolle informatie over de fysiologische toestand van een patiënt. In de klinische praktijk worden deze signalen nog altijd voornamelijk subjectief beoordeeld met behulp van een stethoscoop. Die methode is echter momentgebonden, afhankelijk van de interpretatie door de arts, en biedt geen inzicht in fluctuaties over tijd. Een recent overzichtsartikel in Nanoscale beschrijft hoe een nieuwe generatie flexibele mechano-akoestische sensoren deze beperkingen kan ondervangen. Deze sensoren maken het mogelijk om lichaamsgeluiden objectief, continu en op niet-invasieve wijze te monitoren, zowel in klinische settings als in de thuissituatie.

Akoestische kenmerken en frequentiebereik

Lichaamsgeluiden bevinden zich hoofdzakelijk in de lage frequentiegebieden:

• Harttonen: 15–100 Hz
• Ademgeluiden: 100–1000 Hz (incidenteel hoger bij piepen of stridor)
• Darmgeluiden: 100–300 Hz

Deze signalen bevinden zich dicht bij of net onder de ondergrens van het menselijke gehoorbereik. Bovendien zijn de amplitudes vaak laag en worden ze beïnvloed door omgevingsgeluid en lichaamsbeweging. Om tot een betrouwbare registratie te komen, zijn gevoelige sensoren nodig — vooral bij de allerlaagste frequenties en zachte signalen.

Toegevoegde waarde voor diagnostiek en monitoring

De continue registratie van lichaamsgeluiden biedt meerdere voordelen ten opzichte van conventionele auscultatie — het beluisteren van lichaamsgeluiden met een stethoscoop:

• Vroegtijdige signalering van veranderingen in hartgeluiden, zoals extra tonen die kunnen wijzen op hartfalen (bijvoorbeeld de derde of vierde harttoon, die met een klassieke stethoscoop moeilijk hoorbaar zijn maar met gevoelige sensoren wel kunnen worden gedetecteerd), of het herkennen van abnormale stromingsgeluiden (souffles) bij hartklepaandoeningen;
• Objectieve registratie van ademgeluiden bij aandoeningen aan de luchtwegen, zoals astma, COPD of slaapapneu. Geluidspatronen zoals piepen, reutels of wrijvende ademgeluiden (pleurawrijving) kunnen automatisch worden herkend en geclassificeerd;
• Analyse van slik- en hoestgeluiden bij neurologische ziekten of slikproblemen, bijvoorbeeld bij mensen met Parkinson of na een beroerte;
• Monitoring van darmgeluiden om het functioneren van het maagdarmkanaal te volgen. Een toename van darmgeluiden kan na een operatie aangeven dat de spijsvertering weer op gang komt, zoals bij herstel van een tijdelijke darmverlamming (postoperatieve ileus) of bij patiënten met het prikkelbare darmsyndroom.

Deze gegevens kunnen met behulp van machine learning geanalyseerd worden, wat detectie en classificatie verder ondersteunt.

Technologische basis

De sensoren zijn gebaseerd op verschillende detectiemechanismen:

• Piezoresistief (veranderingen in elektrische weerstand)
• Capacitief (veranderingen in lading bij vervorming)
• Piëzo-elektrisch (elektrische lading gegenereerd door druktrillingen)

Dankzij hun flexibiliteit en geringe dikte kunnen ze comfortabel op de huid worden gedragen. De opkomst van draadloze transmissie en energie-efficiënte chips maakt langdurige monitoring haalbaar.

Ook het oor blijkt in sommige gevallen een geschikte plaats voor sensormetingen. Voor metingen via fotoplethysmografie (PPG), zoals hartslagregistratie, is de gehoorgang een relatief stabiele en nauwkeurige plek — mits de sensor goed contact maakt met het omliggende weefsel. Dit wordt bijvoorbeeld toegepast in de Phonak Audéo Fit. Daarnaast is het oor een beschermde en discrete locatie die minder gevoelig is voor storingen door beweging of aanraking.

Praktische toepassingen in de zorg

Het langdurig meten van lichaamsgeluiden met sensoren kan in verschillende zorgsituaties van meerwaarde zijn:

• Bij patiënten met hart- of longproblemen kan het helpen om veranderingen vroegtijdig op te merken, ook buiten het ziekenhuis;
• Tijdens de slaap kan de ademhaling worden gevolgd bij mensen met een verhoogd risico, bijvoorbeeld door slaapapneu;
• Na een operatie kan worden gecontroleerd of de darmactiviteit weer op gang komt;
• Bij neurologische aandoeningen, zoals na een beroerte of bij Parkinson, kunnen slik- en hoestgeluiden inzicht geven in het herstelproces.

Omdat de sensoren op de huid worden gedragen en continu kunnen meten, zijn ze ook geschikt voor gebruik thuis of op afstand. Zo kunnen zorgverleners sneller ingrijpen als er iets verandert in de gezondheidstoestand van de patiënt.

Sensoren in hedendaagse wearables en hoortoestellen

De ontwikkeling van sensoren voor geluidsmonitoring sluit aan bij een bredere trend: steeds meer wearables en hoortoestellen bevatten sensoren die lichamelijke functies registreren — van beweging tot hartslag. Sommige zijn nu al toepasbaar voor akoestische monitoring, of vormen er de basis voor. Een overzicht:

Smartwatches en activity trackers

Bijvoorbeeld: Apple Watch, Fitbit, Garmin, Samsung Galaxy Watch

• Hartslagmeting (via optische sensoren of ECG)
• Bloedzuurstofmeting (SpO₂)
• Bewegingsregistratie en valdetectie (versnellingsmeter en gyroscoop)
• Temperatuurregistratie (bijv. huidtemperatuur)
• Omgevingsgeluidniveaus via ingebouwde microfoons
• Analyse van slaap- en stresspatronen op basis van gecombineerde gegevens

Hoortoestellen

Bijvoorbeeld in: Oticon Intent, Phonak Audéo Fit, Signia AX/IX, Starkey Edge AI

Hartslag:

• Optische hartslagmeting: exclusief bij Phonak Audéo Fit in combinatie met de myPhonak-app

Bewegingssensoren:

• Valdetectie (exclusief in meerdere modellen van Starkey) en ondersteuning van balansfuncties en loopmonitoring (Starkey Edge AI)
• Bewegingsdetectie: past geluidsinstellingen aan bij bijvoorbeeld lopen of fietsen  en registratie van dagelijkse activiteiten zoals bewegingsniveau en stapgedrag (meerdere fabrikanten)
• Luisterintentie-detectie: Oticon Intent gebruikt sensoren om de luisterintenties van de drager te monitoren en past de signaalbewerking aan op basis van hoofd- en lichaamsbewegingen, akoestische omgeving en conversatieactiviteiten

Moderne hoortoestellen combineren geluids- en bewegingsinformatie om luisterinstellingen automatisch aan te passen aan de situatie van de drager. Met de toevoeging van gezondheidsmonitoring breiden deze apparaten hun functionaliteit uit naar het ondersteunen van een actieve en gezonde levensstijl.

Technologische en organisatorische uitdagingen

Voor brede implementatie zijn nog verschillende belemmeringen te overwinnen:

• Energiebeheer: batterijen vergroten het formaat; bio-brandstofcellen of draadloos laden bieden toekomstperspectief
• Productie en kosten: de fabricage van flexibele sensoren op basis van polymeren of vloeibare metalen is technisch complex en lastig op te schalen
• Bewegingsartefacten: lichaamsbeweging en omgevingsgeluid veroorzaken signaalruis. Meervoudige sensoropstellingen en AI-modellen zijn nodig voor ruisreductie
• Dataopslag en privacy: grootschalige verzameling van gezondheidsdata vereist veilige infrastructuur en duidelijke protocollen

Toekomstperspectief slimme sensoren die lichaamsfuncties monitoren

Volgens de auteurs van het overzichtsartikel in Nanoscale — onderzoekers van de University of Illinois Urbana-Champaign, de Chinese Academy of Sciences en het Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering — ligt er veel potentieel in het gebruik van flexibele mechano-akoestische sensoren voor continue monitoring van lichaamsgeluiden.

Zij stellen dat vervolgonderzoek zich moet richten op drie cruciale aspecten:

1. Validatie van de sensormetingen in klinische settings;
2. Standaardisatie van meetmethoden en analysetechnieken;
3. Integratie in bestaande zorgprocessen en medische infrastructuren.

Die stappen zijn volgens de auteurs noodzakelijk om deze technologie betrouwbaar en breed inzetbaar te maken in de gezondheidszorg.

Bron: Dang et al. (2025). Flexible wearable mechano-acoustic sensors for continuous monitoring of body sounds. Nanoscale.

Lees ook: