远程心电监护系统研究的发展与展望

李萍 王瑞 鉏振伟 吕晓娟

远程心电监护系统研究的发展与展望

李萍 王瑞 鉏振伟 吕晓娟

远程心电监护已成为现代医疗监护发展的一个重要方向。本文从心电监护设备和心电监护系统两个方向对远程心电监护系统研究的发展进行了简要阐述，并展望了远程心电监护的发展趋势。

心电监护；远程监护；系统研究；远程医疗；心血管疾病

众所周知，心脑血管疾病是威胁全球人民健康与生命的头号杀手。在中国，每年大约有260万人死于心脑血管疾病，每天大约有7千人死于心脑血管疾病，每12秒就有1人死于心脑血管疾病[1]。由此可见，心血管疾病的预防和诊断具有重要的意义。由于心血管疾病具有偶然性和突发性，在日常生活中对患病人群进行心电监护显得尤为重要。有资料显示，心血管疾病猝死者在死亡前数周内有症状者高达60%上，甚至不少病人还诊治过，但因症状短暂，或因病人到医生那里症状已消失，缺乏有症状时的客观心电图证据而被忽视。

1 心电监护设备研究进展

早在上个世纪四十年代，美国人Norman J.Holter就根据其在生物信号遥测技术的研究成果与1949年研制出心电图遥测设备，后来有进一步完善与六十年代成功研制出集收发功能为一体的心电监护系统，为了纪念他在心电监护设备研究上的贡献，后人称之为Holter系统。Holter系统的发明为后续科学监测心律失常、心肌缺血等疾病提供了一条科学有效的诊断方法，这为一些心脏疾病的早期诊断和治疗起到了积极的推动作用，为后续的无线远程心电监护系统的研发打下了坚实的基础。

对心血管疾病的早期诊断与检测一直是医学热点研究问题。Holter系统可以记录被监测者一天24h生理状态下的近10万次的心电信号，大大提高了对一过性心脏问题的检出率。但是被监测者不可能随时随地的携带Holter系统，仍有很多一过性心律失常和偶发严重心律失常无法及时捕获数据。此外，这种监护方式不具有实时性，必须要在监护过程结束后再进行心电资料的分析，病人发病情况紧急时很难得到医生及时的诊断和救治。而且其容量太小，只能储存少量的心电数据，不能保证数据的完整性，一部分有价值的数据会丢失，也在一定程度上降低了诊断的准确性。

20世纪60年代，人们开始考虑利用电话作为传输工具进行实时远程心电图传输，但由于当时电话传输信号不稳定，干扰噪声严重，所以没有应用于临床。

2 远程心电监护系统研究进展

2.1 心脏BP机

进入20世纪80年代，有人应用新型电子传输技术，研制出“心脏BP机”。所谓“心脏BP机”是一个类似BP机大小的心电监护存储与通信两个模块单元的组合。存储模块单元的功能是对被监测者的心电图进行监护，当被监测者感觉心脏不适时按下按钮，可以快速记录几分钟的心电图。然后通信模块单元通过接口转换至电话线传输到医院的远端服务器。在医院的医生可以通过电脑实时的进行数据接收、显示、统计等管理功能。显而易见，这种传输方式实时性太差，成本过高，而且信息量极为有限。

后来通过技术改造，心脏BP机改善了发送装置，实现了以下几种功能：①数据人工发送，当有症状时被监测者可按下按钮，心电数据将被记录存储下来，然后通过电话再发送到监护中心端。②数据实时发送，被监测者有症状时通过电话直接向中心发送，这种方式适合病情稳定且有足够的时间去打电话的病人，但不方便携带。③数据记忆发送，有症状时被监测者按下按钮，发送装置将按动按钮前后一段时间的心电数据发送，该方式对于诊断具有重要的意义。④数据循环发送，这种装置是将心电监护的报警功能与电话传送结合在一起，当有明显心电异常即使被监测者感觉不到症状时也能进行报警并自动记录。

2.2 基于个人电脑的远程心电监护系统

随着电脑的普及和发展，越来越多的个人电脑拥有了较高的处理能力。有人通过研发专门的电脑心电监护软件与硬件，实现了远程心电监护研究的新阶段。以个人电脑为平台，将被监测者的心电数据转换成数字信号导入电脑，再借助心电数据分析软件，对相关数据进行显示、分析、通讯、存储乃至初步诊断，减轻了医院医生的负担。患者通过简单的一键操作，利用软件对自己的心电图进行智能分析，症状轻微给予初步的预防建议，而对于心脏病征兆乃至症状严重的数据可以实时发出警告，提醒患者紧急处理或者将具体情况实时传输给医院的医生处理（如图1）。

图1 基于个人电脑的远程心电监护系统架构

基于个人电脑的远程心电监护系统具有较高的时效性和强大的数据存储与分析功能，但也存在一些问题，大量心电信号的分析需要耗费较长时间，个人电脑需要较高的成本投入。

2.3 基于互联网的远程心电监护系统

互联网时代的诞生，彻底地改变了人们的生活习惯和工作方式。在这种变革同时也带动了医疗信息化蓬勃发展，基于互联网开展远程心电监护就是其中最显著的一个例子。被监测者利用随身携带的心电监护设备采集心电信号，然后通过互联网将信号直接传输至医院远端服务器进行处理，医护人员根据心电图显示的问题给与针对性的服务[2]。

根据互联网接入方式的不同设计了专门的方案，例如MODEM拨号方案、PSTN方案、ISDN方案以及以太网方案等等。通过这些专门的方案，有效实现了心电数据与远端服务器的高效衔接，实现医患之间数据交流双向互动[3]。医生可以及时分析采集而来的心电数据，而后根据需要随时将医嘱和服药指令发送到患者随身携带监护仪上。当然这种简单基于互联网的远程心电监护系统在使用上还存在着一些不方便，比如各种设备的充电线、数据线种类繁多，患者无法随身携带做其他事情等等。

2.4 基于无线传输技术的远程心电监护系统

近几年来，随着无线网络的普及，各种无线传输设备的应用也带动了远程心电监护系统研究的进一步突破。将目前国内应用成熟的蓝牙技术、ZigBee、WIFI、3G等技术应用到远程心电监护上来实现无线实时传输，是目前国内外研究的主流[4]。

我们同清华大学计算机系的联合研究就已经初步实现并应用到高龄人群保健中，目前已经取得显著的效果（见图2）。我们基于android智能手机系统研发了相关APK软件，利用该软件通过手机蓝牙功能连接已经嵌入蓝牙通讯模块的无线心电、血氧、血压、血糖等多个监护仪，实现各监测数据实时到达手机。而后通过手机的GSM、CDMA或3G上网功能实现数据快速加密传输到远端服务器，服务器可以通过相应分析智能短信提醒患者注意身体状况并给与相关饮食建议，也可以提醒值班医生迅速进行会诊。此外，手机软件还可实现一键报警和GPS实时定位，在被监测者出现突发情况时，可以有效缩短救治时间。下一步，我们还计划开放个人健康管理数据，被监测者通过单独的用户名和密码登陆网站可以查阅、分析所有个人健康分析数据。

图2 基于无线传输技术的远程心电监护系统

3 展望

几年来，随着医疗技术的发展以及人们健康观念的强化，医疗的重心已经逐步由原来的治疗转移到防范预防上来。互联网、无线传输、单片机、数字通信等新兴技术为远程心电监护系统的实现提供了技术支持，对心血管病高危人群进行必要的监测已经成为现实[5]。未来，针对个人的远程心电监护系统将朝着多元化、无线化、网络化、人性化的方向发展，便携式、模块式、傻瓜式、高性价的监护设备也将成为未来市场的主流，实时分析软件也将会更加智能更加实用[6]。在不久的将来，远程心电监护系统一定会对心血管疾病的预防与救治起到越来越重要的作用。

[1] 王薇，赵冬.我国心血管病及其主要危险因素的流行病学研究[J].首都医科大学学报，2005，26(2)：143-146.

[2] 郑捷文,吴太虎,韩皓.基于CDMA网的GPS心电远程监护系统的研究[J]. 北京生物医学工程, 2006,10(5):87-90.

[3] 万里,张跃,张龙飞.远程无线心电监护仪的心电数据处理机制[J].计算机工程,2010,15(8):42-47.

[4] Dai Shaosheng,Zhang Yue. A Wireless Physiological Multi-parameter Monitoring System Based on Mobile Communication Networks[C] .Proc.of IEEE International Symposium on Computer-based Medical Systems. IEEE Press, 2006.

[5] Marie E C,Ainat B,Kim H,et al. Use of Telemonitoring to Decrease the Rate of Hospitalization in Patients with Severe Congestive Heart Failure[J] .The American Journal of Cardiology, 1999,84, 84 (7) :860-862.

[6] Tamura T，Masuda Y，Sekimoto M，et a1.A mobile—phone based teleca resystern for the eldedy. Conf Proc lEEE Eng Med Biol Soc，2004，5：3260-3263.

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 第二炮兵礼士路门诊部（李萍） 100088 第二炮兵总医院（王瑞 鉏振伟 吕晓娟）

通迅作者：鉏振伟 E-mail:chizhenwei@mirsc.org