遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)研究的發(fā)展與展望

李萍 王瑞 鉏振偉 呂曉娟

遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)研究的發(fā)展與展望

李萍 王瑞 鉏振偉 呂曉娟

遠程心電監(jiān)護已成為現(xiàn)代醫(yī)療監(jiān)護發(fā)展的一個重要方向。本文從心電監(jiān)護設備和心電監(jiān)護系統(tǒng)兩個方向對遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)研究的發(fā)展進行了簡要闡述，并展望了遠程心電監(jiān)護的發(fā)展趨勢。

心電監(jiān)護；遠程監(jiān)護；系統(tǒng)研究；遠程醫(yī)療；心血管疾病

眾所周知，心腦血管疾病是威脅全球人民健康與生命的頭號殺手。在中國，每年大約有260萬人死于心腦血管疾病，每天大約有7千人死于心腦血管疾病，每12秒就有1人死于心腦血管疾病[1]。由此可見，心血管疾病的預防和診斷具有重要的意義。由于心血管疾病具有偶然性和突發(fā)性，在日常生活中對患病人群進行心電監(jiān)護顯得尤為重要。有資料顯示，心血管疾病猝死者在死亡前數(shù)周內有癥狀者高達60%上，甚至不少病人還診治過，但因癥狀短暫，或因病人到醫(yī)生那里癥狀已消失，缺乏有癥狀時的客觀心電圖證據(jù)而被忽視。

1 心電監(jiān)護設備研究進展

早在上個世紀四十年代，美國人Norman J.Holter就根據(jù)其在生物信號遙測技術的研究成果與1949年研制出心電圖遙測設備，后來有進一步完善與六十年代成功研制出集收發(fā)功能為一體的心電監(jiān)護系統(tǒng)，為了紀念他在心電監(jiān)護設備研究上的貢獻，后人稱之為Holter系統(tǒng)。Holter系統(tǒng)的發(fā)明為后續(xù)科學監(jiān)測心律失常、心肌缺血等疾病提供了一條科學有效的診斷方法，這為一些心臟疾病的早期診斷和治療起到了積極的推動作用，為后續(xù)的無線遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的研發(fā)打下了堅實的基礎。

對心血管疾病的早期診斷與檢測一直是醫(yī)學熱點研究問題。Holter系統(tǒng)可以記錄被監(jiān)測者一天24h生理狀態(tài)下的近10萬次的心電信號，大大提高了對一過性心臟問題的檢出率。但是被監(jiān)測者不可能隨時隨地的攜帶Holter系統(tǒng)，仍有很多一過性心律失常和偶發(fā)嚴重心律失常無法及時捕獲數(shù)據(jù)。此外，這種監(jiān)護方式不具有實時性，必須要在監(jiān)護過程結束后再進行心電資料的分析，病人發(fā)病情況緊急時很難得到醫(yī)生及時的診斷和救治。而且其容量太小，只能儲存少量的心電數(shù)據(jù)，不能保證數(shù)據(jù)的完整性，一部分有價值的數(shù)據(jù)會丟失，也在一定程度上降低了診斷的準確性。

20世紀60年代，人們開始考慮利用電話作為傳輸工具進行實時遠程心電圖傳輸，但由于當時電話傳輸信號不穩(wěn)定，干擾噪聲嚴重，所以沒有應用于臨床。

2 遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)研究進展

2.1 心臟BP機

進入20世紀80年代，有人應用新型電子傳輸技術，研制出“心臟BP機”。所謂“心臟BP機”是一個類似BP機大小的心電監(jiān)護存儲與通信兩個模塊單元的組合。存儲模塊單元的功能是對被監(jiān)測者的心電圖進行監(jiān)護，當被監(jiān)測者感覺心臟不適時按下按鈕，可以快速記錄幾分鐘的心電圖。然后通信模塊單元通過接口轉換至電話線傳輸?shù)结t(yī)院的遠端服務器。在醫(yī)院的醫(yī)生可以通過電腦實時的進行數(shù)據(jù)接收、顯示、統(tǒng)計等管理功能。顯而易見，這種傳輸方式實時性太差，成本過高，而且信息量極為有限。

后來通過技術改造，心臟BP機改善了發(fā)送裝置，實現(xiàn)了以下幾種功能：①數(shù)據(jù)人工發(fā)送，當有癥狀時被監(jiān)測者可按下按鈕，心電數(shù)據(jù)將被記錄存儲下來，然后通過電話再發(fā)送到監(jiān)護中心端。②數(shù)據(jù)實時發(fā)送，被監(jiān)測者有癥狀時通過電話直接向中心發(fā)送，這種方式適合病情穩(wěn)定且有足夠的時間去打電話的病人，但不方便攜帶。③數(shù)據(jù)記憶發(fā)送，有癥狀時被監(jiān)測者按下按鈕，發(fā)送裝置將按動按鈕前后一段時間的心電數(shù)據(jù)發(fā)送，該方式對于診斷具有重要的意義。④數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送，這種裝置是將心電監(jiān)護的報警功能與電話傳送結合在一起，當有明顯心電異常即使被監(jiān)測者感覺不到癥狀時也能進行報警并自動記錄。

2.2 基于個人電腦的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)

隨著電腦的普及和發(fā)展，越來越多的個人電腦擁有了較高的處理能力。有人通過研發(fā)專門的電腦心電監(jiān)護軟件與硬件，實現(xiàn)了遠程心電監(jiān)護研究的新階段。以個人電腦為平臺，將被監(jiān)測者的心電數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字信號導入電腦，再借助心電數(shù)據(jù)分析軟件，對相關數(shù)據(jù)進行顯示、分析、通訊、存儲乃至初步診斷，減輕了醫(yī)院醫(yī)生的負擔。患者通過簡單的一鍵操作，利用軟件對自己的心電圖進行智能分析，癥狀輕微給予初步的預防建議，而對于心臟病征兆乃至癥狀嚴重的數(shù)據(jù)可以實時發(fā)出警告，提醒患者緊急處理或者將具體情況實時傳輸給醫(yī)院的醫(yī)生處理（如圖1）。

圖1 基于個人電腦的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)架構

基于個人電腦的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)具有較高的時效性和強大的數(shù)據(jù)存儲與分析功能，但也存在一些問題，大量心電信號的分析需要耗費較長時間，個人電腦需要較高的成本投入。

2.3 基于互聯(lián)網的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)

互聯(lián)網時代的誕生，徹底地改變了人們的生活習慣和工作方式。在這種變革同時也帶動了醫(yī)療信息化蓬勃發(fā)展，基于互聯(lián)網開展遠程心電監(jiān)護就是其中最顯著的一個例子。被監(jiān)測者利用隨身攜帶的心電監(jiān)護設備采集心電信號，然后通過互聯(lián)網將信號直接傳輸至醫(yī)院遠端服務器進行處理，醫(yī)護人員根據(jù)心電圖顯示的問題給與針對性的服務[2]。

根據(jù)互聯(lián)網接入方式的不同設計了專門的方案，例如MODEM撥號方案、PSTN方案、ISDN方案以及以太網方案等等。通過這些專門的方案，有效實現(xiàn)了心電數(shù)據(jù)與遠端服務器的高效銜接，實現(xiàn)醫(yī)患之間數(shù)據(jù)交流雙向互動[3]。醫(yī)生可以及時分析采集而來的心電數(shù)據(jù)，而后根據(jù)需要隨時將醫(yī)囑和服藥指令發(fā)送到患者隨身攜帶監(jiān)護儀上。當然這種簡單基于互聯(lián)網的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)在使用上還存在著一些不方便，比如各種設備的充電線、數(shù)據(jù)線種類繁多，患者無法隨身攜帶做其他事情等等。

2.4 基于無線傳輸技術的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)

近幾年來，隨著無線網絡的普及，各種無線傳輸設備的應用也帶動了遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)研究的進一步突破。將目前國內應用成熟的藍牙技術、ZigBee、WIFI、3G等技術應用到遠程心電監(jiān)護上來實現(xiàn)無線實時傳輸，是目前國內外研究的主流[4]。

我們同清華大學計算機系的聯(lián)合研究就已經初步實現(xiàn)并應用到高齡人群保健中，目前已經取得顯著的效果（見圖2）。我們基于android智能手機系統(tǒng)研發(fā)了相關APK軟件，利用該軟件通過手機藍牙功能連接已經嵌入藍牙通訊模塊的無線心電、血氧、血壓、血糖等多個監(jiān)護儀，實現(xiàn)各監(jiān)測數(shù)據(jù)實時到達手機。而后通過手機的GSM、CDMA或3G上網功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速加密傳輸?shù)竭h端服務器，服務器可以通過相應分析智能短信提醒患者注意身體狀況并給與相關飲食建議，也可以提醒值班醫(yī)生迅速進行會診。此外，手機軟件還可實現(xiàn)一鍵報警和GPS實時定位，在被監(jiān)測者出現(xiàn)突發(fā)情況時，可以有效縮短救治時間。下一步，我們還計劃開放個人健康管理數(shù)據(jù)，被監(jiān)測者通過單獨的用戶名和密碼登陸網站可以查閱、分析所有個人健康分析數(shù)據(jù)。

圖2 基于無線傳輸技術的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)

3 展望

幾年來，隨著醫(yī)療技術的發(fā)展以及人們健康觀念的強化，醫(yī)療的重心已經逐步由原來的治療轉移到防范預防上來。互聯(lián)網、無線傳輸、單片機、數(shù)字通信等新興技術為遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了技術支持，對心血管病高危人群進行必要的監(jiān)測已經成為現(xiàn)實[5]。未來，針對個人的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)將朝著多元化、無線化、網絡化、人性化的方向發(fā)展，便攜式、模塊式、傻瓜式、高性價的監(jiān)護設備也將成為未來市場的主流，實時分析軟件也將會更加智能更加實用[6]。在不久的將來，遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)一定會對心血管疾病的預防與救治起到越來越重要的作用。

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Remote ECG monitoring has become the development of modern medical care is an important direction. In this paper, ECG devices and ECG monitoring system in both directions on the remote ECG monitoring system research and development carried out brief y, and the prospect of remote ECG monitoring trends.

ECG monitor; Remote monitor; Systems research; Telemedicine; Cardiovascular disease

10.3969/j.issn.1009-4393.2011.22.010

100820 第二炮兵禮士路門診部（李萍） 100088 第二炮兵總醫(yī)院（王瑞 鉏振偉 呂曉娟）

通迅作者：鉏振偉 E-mail:chizhenwei@mirsc.org