心电实时监控的主要技术指标

心电实时监控的主要技术指标心电实时监控的主要技术指标包括硬件及软件两个方面，从硬件上来讲，包括两大模块，心电图机模块，传输通信模块，从软件上来讲，包括心电算法软件，数据传输软件，权限管理软件，实时分析软件，支付路径软件。1硬件1.1心电图机模块1.1.1频率响应：是电子学领域中用来衡量线性电子学系统性能的主要指标，目前多数动态监测心电图机的频率响应范围是0.5—60Hz，当低频下限频率过高时，可使动态心电图波形的ST段产生失真，如果高频的上限不够高时，对动态心电图波形的影响表现为Q波、R波和S波的波幅变低，形状变得圆滑，R波的切迹和δ波可能消失。1.1.2采样频率：是指心电图机每秒钟采集心电信号电压的点数，采样频率越高，心电图形的失真度和偏差值就越小，所采集的数据就会更加精确地表示连续的心电波图形，当采集率过低时，Q波、R波和S波的波幅都会减小，波形呈阶梯状，心电图上将会丢失部分有意义的信息，应用适当的采样频率是必要的。目前多数心电图机的采样频率是128Hz，但对于上限频率达到100Hz的系统来说，合适的采样频率应达到512Hz，对于检测内置起搏器和除颤器功能的心电图机，其采样频率应达到4000Hz，但目前有检测内置起搏器功能的心电图机，起博通道采样频率达到1000Hz时，基本就能较准确地记录起搏脉冲并检测到起搏器的实际工作状态了。1.1.3分辨率：是指运算采样数据并进行模—数转换采集信号的能力，用数码的二进制位数表示，最小分辨率为8Bit，分辨率为16Bit时可以达到当前计算机运算水平，分辨率可以决定QRS复合波振幅测量的准确性。心电图机的频率响应、采样频率和分辨率应该是一个和谐的统一，如果采用较低的分辨率，会使QRS复合波振幅测算精确性减低，如果过高的追求太高的采样频率，会使记录的数据成倍的增加，为数据的下载和存储带来较大的负担，并影响分析效率，同时采样率过低也会导致心电图形失真，增加图形分辨的难度并容易形成误判。1.1.4导联：心电图机的导联分为双极肢体导联，单极加压肢体导联和胸前导联，目前国际通用的导联体系是标准十二导联，分为三个双极肢体导联，三个单极加压肢体导联，六个胸前导联。静态心电图机导联数最高有二十四导联的，动态心电图机导联数最高也有十八导联的，从临床医学实用和信息传输快捷的角度出发，心电图机的导联数最好是十二导联，目前应用的心电图机有模拟十二导联（用七片电极片）和标准十二导联（用十片电极片）。目前常见的心电实时监控系统或声称为心电实时监控系统的基本上分为单导联系统，三导联系统和模拟时而导联系统，只有极少数运营商能够做到标准十二导联的心电信号采集。导联数目少可以减小数据传输通信的压力，但能给医务工作者提供的信息也随之减少，致使心电实时监控的意义下降，而导联数目越多，临床意义越大，但也带来数据干扰，传输压力大等一系列问题。1.1．5阻抗主要指电阻抗。是以电阻值为实部和电抗值为虚部的复数。电抗包括容抗和阻抗，容抗和感抗可以互相抵消。整个硬件系统的信息传递阻力，从佩戴者的皮肤状态，一次性心电电极，导联线，心电图机或记录盒电路及电子元器件都会形成阻抗，阻抗值越高，心电图形就越失真，反之，心电图图形就越真实，心电信号是极其微弱的电信号，很容易被阻抗消耗掉。此处的阻抗主要来自于电极片佩戴时的皮肤处理情况、电极片的质量好坏、导联线的质地、连接接口的质量及紧密度、初级处理芯片的静态输入电流等等。1.1．6噪声对于数据采集有很大的影响。噪声越大，采集到数据的波动性越大，进而影响数据的分析情况，严重着，造成数据无法分析。噪声主要有三种来源：元器件固有的噪声、电路设计失误或者安装工艺的缺陷、外界的干扰等。元器件噪声的一个主要来源就行电源IC，它直接影响着数据转换模块本身的稳定性；其他IC的噪声，也会随着电源IC的稳定而减少，所以心电电路一般首先对电源IC进行精挑细选。而电路设计上，则应尽可能的采样芯片手册所提供的标准电路，并严格按照其规定的型号大小来设计。1.1.7抗干扰能力：其与降噪有莫大的关系。自身电源系统的稳定是其抗干扰能力的基础；其次是提高电路设计及线路布局的电磁兼容性；再者，在模拟信号处理部分，要选择合适的RC、LC、RLC等滤波处理电路；同时，也要最大可能的选择静态输入电流小的IC。1.1.8存储方式的选择，根据其存储的读写速度和存储容量来。一般来说，并行数据处理速度要远远高于串行数据处理速度。存储数据的速度越快，就可以节约更多的时间来提高数据的采样频率。对于高数据存储密度，并行的NANDFlash则是不二的选择。8bit、100Hz、24小时的数据存储大小大约为66M；16bit、100Hz、24小时的数据存储大小约为132M，以此类推，根据存储空间大小，选择合适容量大小和合适价位的Flash芯片。1.2通讯模块通讯方式的选择，需要根据实时性要求、数据大小来以及使用成本综合考量。由于心电数据的特殊性，其数据大小一般从几十MB到几百上千MB不等，在不考虑实施分析的情况下，可以考虑测量完成后，在通过电脑网络一次性传到服务器。对于需要动态实时分析的数据，可以考虑采用3G等模块或者通过蓝牙传输到手机进行实时传输。而因为3G模块的存在，电池容量也需要相应的增加，也需要考虑到通讯费用。如果采用蓝牙的方式，则需要用户手机支持此功能，并且会增加用户的手机耗电量以及通讯费用；当然，在wifi环境中，则可节省此部分通讯费用。2软件2.1心电算法软件：是指用于心电图信号采集，压缩，传输，解压，识别的软件，随着心电监测手段的不断更新，心电监测设备不断升级，对心电算法软件业提出了更高的要求，从普通心电图到运动试验心电图，从动态心电图到心电实时监控，从单导联到三导联，再到多导联，从单纯的心电信号采集到心电图自动分析，心电算法软件功不可没，但问题也随之而来，就是如果心电算法软件架构不够精细，功能不够强大，就意味着出现误判漏诊的情况，这就仍需要人工判图进行必要的修正，由于心电算法软件涉及的专业颇多，尤其涉及医学领域心脏电生理专业，所以一直是软件行业的热点和难点。2.2数据传输软件：现在无论是网络宽带还是移动通信都能满足心电数据的传输，现在心电数据的传输根据心脏健康管理角度出发要求实现心电实时监控，也就是要求实现心电数据的实时传输，最早的心电实时传输其实采集三十秒心电数据，压缩打包上传，监控中心接收到数据后解压判图，这就造成至少近一分钟的延迟。为了控制数据流量，也有公司开发了定时上传数据、触发上传数据、实时自动分析自动上传异常数据等多种方式，随着通信技术的进步和数据传输通信费用的下降，现在的实时传输已经能做到真正意义的实时传输数据，并且能在通信信号缺失时自动存储，自动恢复上传，数据整体不受影响。2.3权限管理软件：主要用于平台的登陆和信息的管理，用于心脏健康管理的心电实时监控系统处于隐私保护的需要，对平台管理者、大数据研究者、服务购买者及其保健医生、心电数据分析人员等开放不同的权限，以做到数据尽其用，隐私不外泄的，同时对硬件设备的权限管理要实现无线远程监测控制。2.4实时分析软件：实时分析软件是建立在心电算法软件之上的，但又有区别，它要求对心脏每一次跳动的心电图实时做出判断，真正起到心血管事件预警的作用，并且能够准确判断心电图形是否为干扰伪波，并且能够在设定时间段后进行回顾性分析，以便进行心脏风险分级管理。实时分析软件可以通过两种方式来实现，一个是基于心电算法的数据库比对，一个是基于大数据的搜索比对，前一种方式要求数据库足够大，对设备内存、CPU要求较高，第二种方式要求设备实时在线，同时有大量的设备同时在线。2.5支付路径软件：无论用哪种方式支付，要求系统迅速做出回应，它将同权限管理软件一起实现设备的有效管理，配合客服呼叫中心，实现客户无论身处何时何地，都能就近获取设备，并自由选择支付方式，实现真正的移动健康管理，实施数据分析信息反馈，并通过定位系统对可能的心血管事件突发状况做出迅速而准确的回应。