高可靠性心臟監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)詳解

　　作者：意法半導(dǎo)體公司 Adriano Basile， Fabrizio Librizzi

　　前言

　　提升生活品質(zhì)當(dāng)然是改變?nèi)粘Ｉ罘绞介_始，但是，監(jiān)視健康參數(shù)和具體的營養(yǎng)方案有助于降低高血壓、血脂異常和肥胖癥的發(fā)病率。改變生活方式對(duì)年輕人同樣有益。美國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì) （ACSM）發(fā)布一些國際健康生活方式指引并在美國高中執(zhí)行。如果不改變?nèi)粘Ｉ罘绞?，?dāng)步入中年時(shí)，周運(yùn)動(dòng)量將會(huì)少得可憐。事實(shí)上，周運(yùn)動(dòng)量少于1小時(shí)的中年女士死于心血管疾病的概率是運(yùn)動(dòng)量較多的同齡女士的兩倍 （見圖 1）。

　　既然監(jiān)視生活方式和健康參數(shù)已成為正確診斷病癥的重要因素，本文將介紹一個(gè)新的能夠監(jiān)視心臟及其間接參數(shù)的儀器。

圖 1： ACSM推薦高品質(zhì)的生活

　　全世界各國的醫(yī)療保健支出都在增長，呼聲越來越高的慢性病和傳染病預(yù)防治療方案是各國政府需要解決的問題，這使科醫(yī)療健康向所謂的“病患保健與自理”方向發(fā)展。病患幾乎不再被動(dòng)接受醫(yī)生的護(hù)理建議，而是在醫(yī)生的指導(dǎo)下，能夠更好地自理。這就產(chǎn)生一種有健康意識(shí)的很多政府機(jī)關(guān)和獨(dú)立組織也提倡的生活方式。

　　圖 2： 床式心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

　　這一新的設(shè)想適用于越來越多的保健站（PoC）。保健站分布在城市的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊中，被視為進(jìn)入公共醫(yī)療健康組織的第一個(gè)入口，人們想要在保健站咨詢配備快速診斷工具的醫(yī)療人員。其中，心電監(jiān)護(hù)儀（ECG）是最基本的診斷儀器。保健站的心電監(jiān)護(hù)儀通常是電腦輔助型心電監(jiān)測機(jī)，這種機(jī)型沿用傳統(tǒng)床式心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)（圖2）的模擬子系統(tǒng)，使用PC機(jī)處理并顯示數(shù)據(jù)。在這種硬件配置中，PC機(jī)扮演兩個(gè)重要角色：保存和檢索心電數(shù)據(jù)；管理系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。

　　最近的研究證明，連續(xù)診斷反饋數(shù)據(jù)可增強(qiáng)人們持續(xù)改進(jìn)生活方式的意志。健康遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)顯然是個(gè)人醫(yī)生與病患保持直接聯(lián)系的解決方案。

　　意法半導(dǎo)體的 D-ECG心電監(jiān)護(hù)儀方案

　　電極是采集心電數(shù)據(jù)的傳感器（圖3），將活的生物組織內(nèi)的離子電流轉(zhuǎn)換成電子醫(yī)療儀器的模擬前端能夠檢測的電子電流。為理解心電圖等生物電信號(hào)產(chǎn)生的原因，我們應(yīng)該考慮下面幾個(gè)要素：

　　1. 心肌細(xì)胞的電活動(dòng)；被置于與體液成份相同的同質(zhì)水浴培養(yǎng)基中的單個(gè)心肌細(xì)胞的電活動(dòng)導(dǎo)致的細(xì)胞外電勢；

　　2. 置于一個(gè)大型含體液離子成份的導(dǎo)電介質(zhì)中的大量心肌組織的電活動(dòng)導(dǎo)致的細(xì)胞外電勢；

　　3. 這些細(xì)胞外電勢與身體表面記錄的總電活動(dòng)即心電圖信號(hào)之間的關(guān)系

圖3： 心電信號(hào)波形

　　對(duì)診斷有重要意義的心電信號(hào)頻率范圍在0.05－250 Hz之間，為確保完美捕獲信號(hào)，模擬前端必須能夠放大心電圖信號(hào)，濾除非生物信號(hào)（例如，電源線噪聲）以及無關(guān)的生物干擾（例如EMG），并集成一個(gè)在 80 – 120 dB范圍內(nèi)共模抑制比（CMMR）優(yōu)異的高增益差分放大器。

　　在心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)內(nèi)，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、顯示器和打印機(jī)都是用于保存和顯示心電數(shù)據(jù)。心電監(jiān)護(hù)儀的電極通常情況下被固定在患者身體上（見圖2） ，這些電極連線被稱之為導(dǎo)聯(lián)線（I， II， III， aVR， aVL， aVF， V1， V2，V3， V4， V5， V6）。

　　例如：

　　· 導(dǎo)聯(lián) I = RA – LA （右臂 – 左臂）

　　· 導(dǎo)聯(lián) II = RA – LF （右臂 – 左腳）

　　· 導(dǎo)聯(lián) III = LA – LF （左臂 – 左腳）

　　· aVR 是在右臂取得：

　　· aVL 是在左臂取得：

　　· aVF是在左腿取得：

　　· V1 是置于胸骨右緣第四肋間的電極與VWCT的差值

　　本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)9月《智能醫(yī)療特刊》Change The World欄目，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！