一種超低功耗可穿戴式動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及心電監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超低功耗可穿戴式動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]心血管疾病是當(dāng)今危害人類健康的主要疾病之一，是人類健康的“頭號(hào)殺手”。心電圖就是利用心電圖機(jī)從體表記錄心臟每一心動(dòng)周期所產(chǎn)生的電活動(dòng)變化圖形，可以分析與鑒別各種心律失常；也可以反映心肌受損的程度和發(fā)展過(guò)程和心房、心室的功能結(jié)構(gòu)情況。在指導(dǎo)心臟手術(shù)進(jìn)行及指示必要的藥物處理上有參考價(jià)值。
[0003]心電圖是反映心臟興奮的電活動(dòng)過(guò)程，它對(duì)心臟基本功能及其病理研究方面，具有重要的參考價(jià)值。心電圖檢查是目前臨床上診斷心血管疾病的重要方法，具有無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)而被醫(yī)生在臨床上廣泛使用。
[0004]100多年來(lái)，心電圖機(jī)的主要發(fā)展歷史階段如下:
普通心電圖和心電圖機(jī)
普通心電圖也稱靜息心電圖，往往是由醫(yī)院的傳統(tǒng)心電圖機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。由于只能描記病人幾十秒到兩三分鐘的短時(shí)間心電活動(dòng)，所獲得的信息有限，難以發(fā)現(xiàn)心電圖的動(dòng)態(tài)變化。對(duì)于不少心血管疾病使用者具有的“偶發(fā)性”和“一過(guò)性”(間歇發(fā)作、緩解一段時(shí)間后又可恢復(fù)正常)的特點(diǎn)，普通心電圖由于檢測(cè)時(shí)間的限制很容易漏診，限制了其在臨床使用:在臨床實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)剛發(fā)生心血管疾病事件的病人(例如120急救回到醫(yī)院的病人)，在隨后進(jìn)行的心電檢查中也因?yàn)闊o(wú)法捕捉到異常的心電信號(hào)，缺乏直接證據(jù)而難以確診。
[0005]動(dòng)態(tài)心電圖和H0LTER
為了克服傳統(tǒng)心電圖機(jī)的這種短時(shí)間檢查的缺點(diǎn)，在普通心電圖的基礎(chǔ)上衍生出動(dòng)態(tài)心電圖用于心血管疾病的診療當(dāng)中。動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)常常被稱為Holter，它是一種可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)記錄分析人體心臟在活動(dòng)和安靜狀態(tài)下心電圖變化的方法。
[0006]動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)主要由3部分組成，即采集記錄器、分析單元和打印機(jī)。采集記錄器將圖形信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)(存儲(chǔ)卡或者磁帶)上，記錄結(jié)束后將存儲(chǔ)介質(zhì)交到分析單元讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、編輯、診斷和打印報(bào)告。部分Holter具備一些分析功能
作為普通心電圖的補(bǔ)充，動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)在使用時(shí)由使用者佩戴該設(shè)備，連續(xù)記錄24小時(shí)的心電活動(dòng)的全過(guò)程，然后歸還到醫(yī)院進(jìn)行分析和打印報(bào)告。由于動(dòng)態(tài)心電圖能夠在24小時(shí)內(nèi)連續(xù)記錄多達(dá)10萬(wàn)次左右的心電信號(hào)，因此與靜態(tài)心電圖相比能顯著提高心肌缺血的檢出率，因此擴(kuò)大了心電圖臨床運(yùn)用的范圍。
[0007]動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)雖然實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)間的心電記錄，但仍然具有以下的局限性:
動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)體積大，功耗高，攜帶不便。
[0008]動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)首先將心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到介質(zhì)上，然后利用專有軟件進(jìn)行分析，具有一定的時(shí)間滯后性，無(wú)法做到實(shí)時(shí)分析和短期的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)；
動(dòng)態(tài)心電圖是靜息心電圖的一種改進(jìn)，其分析思路還是沿用靜息心電圖的分析，即以心電圖波形分析主；兩種心電圖技術(shù)的主要用途是醫(yī)院檢測(cè)，需要專業(yè)的醫(yī)護(hù)人員對(duì)波形進(jìn)行解讀，而普通的使用者很難理解。
[0009]便攜式心電監(jiān)測(cè)儀
隨著移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及智能手機(jī)的普及，便攜式心電監(jiān)測(cè)儀針對(duì)家庭和個(gè)人監(jiān)測(cè)使用市場(chǎng)開始出現(xiàn)。目前，典型的便攜式心電監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)功能框圖如圖1所示，這種方式下，心電圖信息的處理流程如下:
心電采集模塊主要負(fù)責(zé)心電圖信號(hào)的采集。在采集完成以后，通過(guò)無(wú)線方法(傳統(tǒng)藍(lán)牙模塊)或者有線傳輸方式(例如利用智能手機(jī)音頻耳機(jī)插口，或者USB接口)傳遞到智能手機(jī)；
智能手機(jī)對(duì)接收到的部分?jǐn)?shù)據(jù)(例如計(jì)算心率和顯示心電圖波形)進(jìn)行處理后進(jìn)行顯示，然后將數(shù)據(jù)傳遞到上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)；
遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)中心讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，顯示出波形，然后由專業(yè)人員對(duì)波形進(jìn)行分析，識(shí)別出異常事件，最后形成健康分析報(bào)告；
專業(yè)人員通過(guò)電子郵件、通知消息等通信方式，將健康分析報(bào)告送達(dá)用戶。
[0010]便攜式心電監(jiān)測(cè)儀解決了心電監(jiān)測(cè)設(shè)備的小型化問(wèn)題，便于用戶的使用，比較Holter具有很好的改善。但是，便攜式心電監(jiān)測(cè)儀也存在如下的缺點(diǎn):
與Holter比較其主要的改善在數(shù)據(jù)的傳輸方式上，由原來(lái)的存儲(chǔ)_讀取_分析模式改變?yōu)樽x取-存儲(chǔ)-分析的模式，節(jié)約了時(shí)間；
由于心電采集儀只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，因此采用藍(lán)牙無(wú)線傳輸方式就必須使用傳統(tǒng)藍(lán)牙2.0技術(shù)。而傳統(tǒng)藍(lán)牙2.0的主要缺點(diǎn)為體積大、功耗高，而且互操作性不好。如果采用有線方式的話，用戶的使用具有很大的不方便(例如大部分的心臟病發(fā)作時(shí)間都是在凌晨睡覺中，有線方式容易造成脫落而無(wú)法監(jiān)測(cè))，而且對(duì)手機(jī)的功耗要求也比較大。
[0011]這種方式下，由于主要的處理功能集中在遠(yuǎn)程心電監(jiān)控中心進(jìn)行，其對(duì)遠(yuǎn)程心電監(jiān)控和專業(yè)人員的依賴程度比較高，而普通群眾因?yàn)槿狈I(yè)知識(shí)，限制了其推廣使用(簡(jiǎn)單易懂性差)；
在病人出現(xiàn)心腦血管疾病事件的時(shí)候，由于對(duì)遠(yuǎn)程中心的依賴，即使檢測(cè)到緊急事件的發(fā)生，也很難通過(guò)遠(yuǎn)程立即實(shí)施急救。而病人出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，對(duì)其幫助最大的，就是其身邊的家人、社區(qū)和養(yǎng)老院等。因此，這種方法并不能有效解決急救的實(shí)際使用一一這也是病人最需要的功能。
[0012]根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生部門《中國(guó)心血管病報(bào)告2013》的最新權(quán)威統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前心腦血管疾病使用者已經(jīng)高達(dá)2.9億，2013年因?yàn)樾难芗膊∷劳鋈藬?shù)已經(jīng)突破350萬(wàn)人(相當(dāng)于我國(guó)每10秒鐘1人死于心血管病)，2014年住院治療達(dá)到3000萬(wàn)人次以上，猝死更是達(dá)到54.5萬(wàn)人，院外存活率非常低。由此可見心腦血管疾病對(duì)我國(guó)公眾健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很大的危害性，對(duì)人的生命造成比較大的危害。
[0013]我們注意到以下的事實(shí):
心腦血管疾病也有其可預(yù)測(cè)和預(yù)防的特點(diǎn)。醫(yī)學(xué)界普遍共識(shí)是心腦血管疾病事件在發(fā)生前，是具有明顯的心電變化特征的，這些特征可以用來(lái)預(yù)測(cè)心腦血管疾病事件的發(fā)生。如果能夠及時(shí)的捕捉到這些心電變化特征，預(yù)測(cè)其發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，那么是可以及時(shí)采取措施對(duì)心腦血管疾病時(shí)間的發(fā)生進(jìn)行預(yù)防的。
[0014]目前的120急救系統(tǒng)是被動(dòng)接警，再指派救護(hù)車趕赴遠(yuǎn)程進(jìn)行急救。實(shí)際上，我國(guó)腦血管疾病事件急救中，院外存活率是非常低的，僅5%左右。120被動(dòng)式出警的急救過(guò)程，導(dǎo)致急救達(dá)不到“黃金10分鐘”的最佳的救援時(shí)機(jī)，迫切需要改進(jìn)。
[0015]隨著科技的發(fā)展心電圖的計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析技術(shù)也不斷得到提高和改善，已經(jīng)趨于成熟，醫(yī)療機(jī)構(gòu)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行心電圖的自動(dòng)分析已經(jīng)被廣泛使用。
[0016]在針對(duì)個(gè)人和家庭的使用中，設(shè)備一定要小巧便攜，可工作的時(shí)間長(zhǎng)，以方便使用者佩戴而不影響其日?；顒?dòng)；其結(jié)果一定要簡(jiǎn)單易懂，并且能夠具有實(shí)時(shí)的自動(dòng)分享方式，以便滿足其急救需求，才能切實(shí)的預(yù)防意外，確保生命安全。
[0017]正如以上的分析，由于靜息心電圖、動(dòng)態(tài)心電圖和目前便攜式心電圖儀的各種缺點(diǎn)，例如攜帶不便、分析滯后、需要專業(yè)人士干預(yù)、無(wú)法解決急救等問(wèn)題，導(dǎo)致它們主要依賴醫(yī)院進(jìn)行使用而無(wú)法進(jìn)入到大眾的日常生活中，使廣大人民群眾不能在日常生活中廣泛使用心電圖監(jiān)測(cè)這一重要的工具進(jìn)行心腦血管疾病監(jiān)測(cè)管理。
[0018]我們迫切需要一個(gè)低功耗、可穿戴便于長(zhǎng)時(shí)間工作，能自動(dòng)進(jìn)行分析并告警從而減少人工干預(yù)的心電圖監(jiān)測(cè)設(shè)備，以提高實(shí)用性和實(shí)用性來(lái)幫助廣大使用者預(yù)測(cè)、預(yù)防、和管理疾病，并避免危險(xiǎn)和守護(hù)生命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超低功耗可穿戴式動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備，解決對(duì)遠(yuǎn)程中心依賴、不能有效急救的問(wèn)題。
[0020]本發(fā)明的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種超低功耗可穿戴式動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
51、動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備采集心電信號(hào)和運(yùn)動(dòng)傳感器信號(hào)并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，包括信號(hào)處理、R-R間期分析、心電信號(hào)異常事件分析與標(biāo)注、以及人體活動(dòng)姿態(tài)分析中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，并進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)和記錄存儲(chǔ)；
52、超低功耗可穿戴式動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備包含一個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器，通過(guò)動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備的處理器單元對(duì)運(yùn)動(dòng)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定使用者的活動(dòng)姿態(tài)和活動(dòng)烈度；通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，將使用者的活動(dòng)姿態(tài)和活動(dòng)烈度歸納為靜躺、靜坐、輕微活動(dòng)、中度活動(dòng)和劇烈活動(dòng)五種姿態(tài)；
53、動(dòng)態(tài)心電自動(dòng)分析設(shè)備的處理器單元將步驟S1得到的心電分析結(jié)果和步驟S2得到的活動(dòng)姿態(tài)分析結(jié)果通過(guò)低功耗藍(lán)牙通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸。
[0021]通過(guò)上述步驟在可穿戴式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)相關(guān)心電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，提高了所采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)使用者的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和告警，以及短期和長(zhǎng)期的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)；在可穿戴式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)心電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，大幅度降低無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和所需電量，實(shí)現(xiàn)了超低功耗，有利于設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航使用，提高了使用者的異常心電事件檢出率、利用集成在設(shè)備中的運(yùn)動(dòng)傳感器，能夠分析和判斷使用者的不同活動(dòng)姿態(tài)，進(jìn)