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目前心血管疾病已經成為全球最主要的死亡原因。據估計，2005年約有1750萬人死于心血管疾病，這占全球死亡人數的30%左右。而在這些死亡人數中，760萬人死于心臟病發作，570萬人則死于中風。截止2015年，預計每年將有2000萬人死于心血管疾病，而心臟病發作和中風正是導致這類死亡的主要原因。并且大量死亡案例可能在沒有任何心血管疾病癥兆的情況下就會發生。 心電圖（ECG）監控器是保健提供商使用的重要工具，用來幫助識別心臟問題和監控病人健康。ECG通過測量心臟細胞生成的壓力來監控心臟。心電向量在竇房結（SA）的右心房中生成，然后作為向量傳輸到整個心肌中。代表時間的X軸和代表圖形圓點的Y軸顯示了測得結果，其信號如圖1所示。 圖1 包含基準點和測量的ECG信號 ECG監控器有多種形式，包括涉及遠程監控的手持設備和醫院使用的綜合病人監控系統。自從20世紀初期Willem Einthoven建立第一臺實用的ECG后，所有ECG設備的基本設計都確立下來，只是波形因素和應用有所不同。 如果要獲取ECG信號，必須在預定的不同位置對病人使用皮膚傳感器。當心臟完成正常的心動周期后，傳感器表面記錄的電子活動會發生變化。由于健康人的心跳包括心臟去極化和恢復極化等系列標準活動，他們的ECG圖形顯示出強烈的周期性。但是，出現異常心跳（例如心臟撲動）或心律不齊的病人則可能生成非周期性的ECG圖形。換句話說，異常心跳顯示的ECG圖與正常人不同，但它仍然可能具有周期性。這類異常例子包括心率過慢或過快，此時每次心跳仍然與另一次心跳類似，但卻不同于健康心臟的頻率。 最新的ECG設備設計在外形和功能上實行了創新。舊的ECG設備會將心電圖打印出來以用于臨床分析，而大量新的ECG版本則不需要病人在場，就能通過先進算法對病人進行監控和診斷。雖然在眾多情形下ECG圖形的臨床評估仍然十分重要，但現在該流程已經實現自動化，所以能在更多時段對更多病人進行監控。這種自動化導致心臟功能監控器得以問世。此類監控器不要求對病房進行連續看視，而是一旦檢測到心律不齊它會馬上向臨床醫生發出警報。 ECG評估的自動化，為醫療設備設計人員帶來新的機遇和挑戰。這些儀器被開發用于大量應用，例如為需要連續了解狀況的高風險人群提供室內監控器，以及醫生進行麻醉時用來跟蹤心臟正常狀況的綜合集成設備。為了繼續生產健康功效更大但體積更小的設備，還有一些常見問題有待解決。 這些問題的核心是分析ECG信號和檢測算法的效率。過去，心律不齊由經過嚴格培訓的醫生進行診斷。而從醫生診斷轉換成電子設備診斷則是一項艱巨的、有待完善的任務。不過，開發新算法來提高診斷精確度可以節約大量費用。病人受到的護理與他們每次發病時，設備是否能準確診斷到心律不齊具有密切關系。算法在執行這些任務時顯示的效果越好，它在臨床設置中的作用越大。不過，要提高精確度通常需要更多的代碼和更復雜的編程，這反過來又要求運行代碼的設備具有更多的板上內存，從而導致生產成本上升。 一種理想的算法是利用數學的精度來減少代碼大小、內存要求和最終成本，但同時仍舊達到精確診斷所要求的現行行業標準。最近，Monebo軟件已經開發出了這種算法。與大部分商用算法不同的是，Monebo的 Kinetic Intervals ECG 算法不需要病人ECG圖形取樣的預熱階段，這個階段以后通常也將被忽略。預熱取樣是一種常用的實踐操作，因為它能確保設備讀取“真實”的ECG圖形，而不是設備啟動時由于瞬時現象而失真的圖像。預熱取樣可以最大限度減少幾種錯誤診斷同時發生的可能性。不過，這種方法需要增加額外的代碼，才能確定實際的測試何時開始，通過什么方式以及在什么地方保存要丟棄的數據。另一方面，Monebo解決方案采用高級信號均化技術和關鍵“基準”點取樣優勢，取消了預熱時間，所以Monebo算法具有更精簡的代碼要求。 高效ECG檢測代碼的出現，對于設備設計人員是一大福音。它允許設計人員將重點放在具體的實施上，并且確保在此范圍內他們的心律不齊檢測算法能夠正常工作，而不會消耗額外的內存。正如前面提及的，所有心臟監控設備的創建都不相同。例如，多導程的無線室內ECG監控器要求電池使用周期長、生產成本低，而更復雜的醫院級設備可能需要更高的處理功率級別和實時的操作系統（RTOS)來運行額外的應用。許多生產商生產涵蓋整個系列的設備。因此，ECG算法能否與系列處理內核輕松連接顯得至關重要。這些內核在功率和功能上都要達到設備的要求。 Monebo與飛思卡爾半導體合作，現已解決了硬件平臺靈活性的問題。Monebo利用飛思卡爾500多款微控制器（MCU）、處理器和數字信號控制器（DSC）的優勢，將它們的Kinetic Intervals算法廣泛用于大量應用程序。特別是飛思卡爾的Flexis QE管腳和軟腳兼容的8位和32位MCU系列，被用來提供超低的功耗，以延長電池使用壽命。低功率操作是下一代無線和手持保健設備將考慮的一個重要因素。 自從Einthoven開發弦線電流計以來，ECG技術已經走過很長的一段路。自動化的最新創新將使更多的人從心律不齊的診斷中受益。雖然該領域已經取得重大進步，但下一代心臟監控器的開發人員仍然必須密切關注診斷的精確性、代碼的復雜性、經濟的高效性和設備的功耗問題。Monebo與飛思卡爾的軟硬件組合平臺不但解決了當前面臨的這些挑戰，而且提供能夠在未來幾年滿足ECG設備開發商技術要求的協作解決方案。 |
