如今在5G、物聯(lián)網(wǎng)等新基建的發(fā)展下，智能可穿戴式心電設(shè)備在市場上也是各展風(fēng)采，新型的心電設(shè)備運用數(shù)字化技術(shù)不斷提高工作效率，提高臨床診斷的準(zhǔn)確性。在疫情推動下，心電設(shè)備企業(yè)也不僅僅是產(chǎn)品的創(chuàng)新，在服務(wù)上也在提供智能化整體解決方案，在不同的醫(yī)療場景中發(fā)揮自己的優(yōu)勢。在這一期的內(nèi)容中，我們我們將具體展示創(chuàng)新的可穿戴心電設(shè)備和它的智能化模式。

一、 可穿戴心電設(shè)備的技術(shù)原理

隨著人口老齡化及城鎮(zhèn)化進程的加速，中國城鄉(xiāng)居民心血管病患病率呈上升趨勢。據(jù)統(tǒng)計，心血管病死亡已成為城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首要因素。實時監(jiān)測心臟活動對心臟病的早期預(yù)防具有重大的意義，但常規(guī)心電監(jiān)護設(shè)備具有體積笨重、價格較高、不易于攜帶的局限性。而智能可穿戴心電設(shè)備將心電監(jiān)護設(shè)備與手機終端結(jié)合起來，能夠持續(xù)監(jiān)測心臟電生理活動，使心電設(shè)備進入家庭成為可能。

目前的動態(tài)心電監(jiān)測主要主要通過ECG和PPG兩種信號收集技術(shù)。在傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備中，監(jiān)測心跳速率和心臟活動是經(jīng)由測量電生理訊號與心電圖 (ECG) 來完成的，需要將電極連接到身體來量測心臟組織中所引發(fā)電氣活動的信號。此外，隨著心跳會有一壓力波通過血管進行傳遞，這個波會稍微改變血管的直徑，除了ECG外的另一選擇──PPG就是利用這個變化，是一種無需測量生物電信號就能獲得心臟功能信息的光學(xué)技術(shù)。PPG主要用于測量血氧飽和度 (SpO2)，但也可不進行生物電信號測量就提供心臟功能信息。

心電描記法 (Electrocardiography, ECG)是通過生物電來進行檢測，利用在人體皮膚表面貼上的電極，可以偵測到心臟的電位傳動。心臟在每個心動周期中，由起搏點、心房、心室相繼興奮，伴隨著無數(shù)心肌細(xì)胞動作電位變化，這些生物電的變化稱為心電，通過捕捉生物電信號再經(jīng)過數(shù)字化處理，轉(zhuǎn)化為經(jīng)過數(shù)字化信號處理后，就能輸出準(zhǔn)確、詳細(xì)的心臟健康信息。

(圖：ECG心電檢測遠(yuǎn)離）

(圖片來源：公開資料）

ECG是醫(yī)療級別常用的最準(zhǔn)確的測量心率的方法。對于智能穿戴設(shè)備來說，配備的傳感器可以通過測量心肌收縮的電信號來判斷使用者的心率情況，原理和心電圖類似，這種方法的準(zhǔn)確度相對高。

而PPG指的是光電容積脈搏波描記法（PhotoPlethysmoGraphy），簡稱PPG，來監(jiān)測心率。原理是通過智能穿戴設(shè)備的綠色LED燈搭配感光光電二極管照射血管一段時間，由于血液是紅色的，它可以反射紅光吸而收綠光，在心臟跳動時，血液流量增多，綠光的吸收量會隨之變大；處于心臟跳動的間隙時血流會減少，吸收的綠光也會隨之降低。因此，根據(jù)血液的吸光度可測量心率。

具體而言，當(dāng)一定波長的光束照射到皮膚表面時，光束將通過透射或反射方式傳送到光電接收器，在此過程中由于受到皮膚肌肉和血液吸收的衰減作用，檢測器監(jiān)測到光的強度將減弱。其中人體的皮膚、骨骼、肉、脂肪等對光的反射是固定值，而毛細(xì)血管和動靜脈則在心臟的作用下隨著脈搏容積不停變大變小。當(dāng)心臟收縮時，外周血容量最多、光吸收量也最大，檢測到的光強度最小；而在心臟舒張時，正好相反，檢測到的光強度最大，使光接收器接收到的光強度隨之呈脈動性變化。

(圖：PPG心率檢測原理圖）

(圖片來源：公開資料）

二、可穿戴心電設(shè)備的分類

根據(jù)佩戴方式的不同，可穿戴心電設(shè)備可以分為智能手環(huán)式、手持式、貼片式和醫(yī)療級多導(dǎo)式。

(一） 智能手環(huán)式的心電設(shè)備

目前市場上多見的可測心率的智能手環(huán)、手表大多都采用PPG技術(shù)，內(nèi)置光學(xué)心率監(jiān)測器，采用PPG技術(shù)的明顯特征是傳感器部位配備了綠色LED燈。這種方式的技術(shù)方案已經(jīng)比較成熟，所以價格也相對較低。不過這種測量方法也存在一些缺點，比如耗電快，影響智能穿戴設(shè)備續(xù)航，同時也容易受環(huán)境光或皮膚表面的干擾，造成心率數(shù)據(jù)的誤差。此類產(chǎn)品大多數(shù)在精準(zhǔn)度方面只能作為日常數(shù)據(jù)的追蹤，不能滿足醫(yī)療級別的要求。

 而現(xiàn)在，很多主打健康的高端智能手表也都同時配備了 ECG 功能，將ECG和PPG兩種技術(shù)相結(jié)合，能夠進行更為準(zhǔn)確的監(jiān)測和顯示。其中蘋果、華為、OPPO這些以移動設(shè)備為主的公司都已在該領(lǐng)域布局并獲得相關(guān)醫(yī)療審批。

（二）手持式心電設(shè)備

即不使用粘貼電極片，常用的是模擬胸導(dǎo)聯(lián)和雙手導(dǎo)聯(lián)，滿足用戶進行快速心電檢測的需求，此類設(shè)備需要用戶手持或接觸方能測量，在用戶體驗上僅能滿足短時測量的場景，無法進行長時監(jiān)測。

（三）貼片式心電設(shè)備

貼片式心電設(shè)備只有創(chuàng)可貼大小，通過兩個專用電極從人體胸口皮膚上的兩點采集點位信號，送入信號調(diào)理電路進行濾波，放大等處理后得到符合要求的模擬心電信號。

(圖片來源：公開資料）

（四）醫(yī)療級可穿戴心電設(shè)備

在導(dǎo)聯(lián)數(shù)>7的情況下，可穿戴心電儀診斷結(jié)果可以媲美醫(yī)院心電圖機（YY1139-2013標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：心電診斷設(shè)備，至少需要具備7導(dǎo)聯(lián)），多導(dǎo)（導(dǎo)聯(lián)數(shù)>7）心電設(shè)備能比較完整的記錄反應(yīng)心臟動態(tài)，可以診斷出絕大多數(shù)心律失常和部分心肌缺血、心肌梗死，相比于單導(dǎo)產(chǎn)品只能診斷少數(shù)心律失常，多導(dǎo)（導(dǎo)聯(lián)數(shù)>7）心電擴大了心律失常的診出率的同時，還將冠心病及高危人群（高血脂、糖尿病等患者）納入用戶群，大大擴增了產(chǎn)品的適用場景和范圍，同時也跳出單導(dǎo)聯(lián)的專業(yè)場景應(yīng)用的局限性，更容易獲取醫(yī)院和醫(yī)生的認(rèn)可，便于醫(yī)生準(zhǔn)確的把握病情，給出有針對性的解決方案相。

三、可穿戴心電設(shè)備的智能化趨勢

現(xiàn)在的可穿戴心電設(shè)備不僅僅式設(shè)備本身，還會結(jié)合智能化的綜合解決方案，給到患者提供更好的使用體驗和賦能服務(wù)，同時通過可穿戴的心電設(shè)備也能夠幫助加速分級診療的推動，方便院外心臟術(shù)后的患者管理，在眾多醫(yī)療場景中，可穿戴心電設(shè)備也在不斷發(fā)揮它的優(yōu)勢。

（一）心電設(shè)備+AI算法+醫(yī)療服務(wù)，提供智能整體解決方案：

為了讓原本復(fù)雜的心電產(chǎn)品走入家庭，心電設(shè)備不僅要繪制出波形，同時還有算法研發(fā)團隊做自動分析軟件，從而能夠為用戶提示心電結(jié)果，并使得監(jiān)測結(jié)果簡單易懂。軟件將采集的心電信息傳送至后臺，通過AI算法實現(xiàn)心電信息反饋，分析后再反饋回用戶。患者可以在手機APP上看到分析報告，可以通過移動設(shè)備或PC端軟件將數(shù)據(jù)報告導(dǎo)出為PDF格式。

通過在云服務(wù)器上搭建云平臺，數(shù)據(jù)可存儲于云端，醫(yī)者、患者或用戶可查閱、保存、生成歷史數(shù)據(jù)報告。患者或用戶檢測結(jié)束后，其手機終端APP（用戶版）依用戶需要選擇性上傳測量數(shù)據(jù)、建立個人健康檔案。簽約的當(dāng)?shù)鼗驀鴥?nèi)多家醫(yī)療團隊醫(yī)師可以通過手機APP（醫(yī)師版）或其他方式（如網(wǎng)頁后臺等軟件程序）實時接收用戶咨詢請求，判讀用戶測量結(jié)果以及回復(fù)問題。

(圖片來源：公開資料）

智能手表就是主要通過移動設(shè)備搭載算法，可以直接在檢測后分析波形是否正常，也有云服務(wù)器支持。用戶可以實現(xiàn)云存儲、下載、記錄、同步，也可以發(fā)送數(shù)據(jù)給第三方平臺或私人醫(yī)師進行判讀等等。

（二）加速分級診療，輔助院外管理

通過可穿戴心電設(shè)備，有監(jiān)測需求的用戶可以在家中進行較長時間的心電監(jiān)測，居家實時監(jiān)測采集到的信息可以通過系統(tǒng)自動傳輸?shù)结t(yī)院的遠(yuǎn)程心電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)有心臟異常狀況，醫(yī)院后端數(shù)據(jù)監(jiān)測人員將會及時通知患者來院接受進一步的檢查和治療，這對于心臟疾病手術(shù)后需要監(jiān)測的患者來說尤其適用。理想的情況為：用戶自動上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)至云端，基層醫(yī)生進行用戶交流產(chǎn)生電子病歷，三級醫(yī)院接受電子病歷后為患者提供合理的就醫(yī)建議，通過大數(shù)據(jù)平臺進行輔助診斷。

（三）多場景應(yīng)用，提高醫(yī)療效率

除了更好的進行心臟疾病的長期管理，可穿戴心電監(jiān)測設(shè)備在診前篩查、院前急救和術(shù)后康復(fù)方面，都可以發(fā)揮重要的作用。

院內(nèi)篩查：主要用于心血管疾病的初篩、非心臟疾病的手術(shù)評估、健康體檢篩查等。目前國內(nèi)一些大型醫(yī)院，已經(jīng)配備“可穿戴心電自助快速篩查設(shè)備”，醫(yī)生開具申請單后，用戶可以通過自助式可穿戴心電監(jiān)測設(shè)備采集并上傳數(shù)據(jù)，幾分鐘后即可前往自助打印機打印報告，提高了院內(nèi)心電篩查的效率。

院前急救：主要在120急救車上使用。患者發(fā)生心肌梗死等緊急情況時，患者家屬或120急救人員均可自助快速完成心電檢查，并在患者來院的路上就將心電圖資料第一時間傳輸?shù)结t(yī)院的遠(yuǎn)程心電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，接診醫(yī)生看到后即可判斷患者的病情并做好搶救準(zhǔn)備，患者來院后可以立即進行搶救，提高了急救效率。

術(shù)后康復(fù)：術(shù)后對患者進行長時間心電監(jiān)測以及及時發(fā)現(xiàn)心電異常變化對心血管疾病的防止有重要意義。可穿戴心電設(shè)備可用于居家監(jiān)測采集心電圖，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早干預(yù)。同時在科學(xué)運動處方指導(dǎo)下的心臟康復(fù)與心臟預(yù)防將大大降低患病率及復(fù)發(fā)率。

互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療、新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，醫(yī)療級、精準(zhǔn)度高的心電設(shè)備必然是大勢所趨當(dāng)然，但即使是醫(yī)療級的可穿戴設(shè)備也不可能顛覆醫(yī)療，醫(yī)療的核心還是醫(yī)院和醫(yī)生，智能可穿戴設(shè)備更多是幫助醫(yī)生做一些輔助治療的事，也可以幫助醫(yī)務(wù)人員節(jié)省時間和精力，患者行動自由度也更高。在心電設(shè)備+AI算法+醫(yī)療服務(wù)的智能化解決方案上，如何搭建一個適用性強、用戶體驗好的服務(wù)平臺，從而找到對自己最有利的商業(yè)模式，也是各大廠商需要考慮的核心問題之一，相信未來可穿戴心電設(shè)備還會有更多可能。