远程心电监测在心肌梗死患者心脏康复中的应用进展①

蔡泽坤综述，徐琳，邱健审校



远程心电监测在心肌梗死患者心脏康复中的应用进展①

蔡泽坤综述，徐琳，邱健审校

[摘要]简要介绍远程心电监测系统及其开发状况，包括可穿戴技术。在心肌梗死患者心脏康复过程中，远程心电监测系统通过监测心率，计算心率恢复，可评定自主神经功能；通过计算心率-收缩压双乘积，可推测康复过程患者的乳酸无氧阈，确定有氧运动强度。最后探讨患者康复发生意外的法律责任问题和与物联网结合等创新意义。

[关键词]远程心电监护；急性心肌梗死；心脏康复；综述

[本文著录格式]蔡泽坤，徐琳，邱健.远程心电监测在心肌梗死患者心脏康复中的应用进展[J].中国康复理论与实践, 2016, 22(1): 75-78.

CITED AS: Cai ZK, Xu L, Qiu J. Electrocardiography telemonitoring system for cardiac rehabilitation for myocardial infarction (review) [J]. Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian, 2016, 22(1): 75-78.

急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)是指因持久而严重的心肌缺血所致部分心肌急性坏死，是我国主要的致死、致残疾病之一，已经成为危害人类生命和健康的“头号杀手”。随着AMI诊疗手段的快速发展，尤其是早期介入治疗，心脏功能已经得到最大程度保存。但人们对AMI不止步于血运重建，还要求提高患者术后的健康水平和生活质量，因此以运动为核心的心脏康复逐渐成为AMI患者术后理想的治疗手

段[1-2]。

我国最新发布的“冠心病康复与二级预防中国专家共识”[3]指出，院外早期心脏康复除了患者评估、患者教育、日常活动指导、心理支持外，还增加每周3～5次心电和血压监护下的中等强度运动。随着科技水平的提升，远程医疗也逐渐在我国兴起。将远程心电监护贯穿于患者的康复过程，保证患者康复活动的安全有效显得至关重要。

1　远程心电监测

远程医学系统是指通过通讯和计算机技术给特定人群提供医学服务，与常见的院内监护系统有很大区别。这一系统以计算机和网络通讯等为基础，针对医学资料，如多媒体数据、文本、图片等，进行远距离视频、音频信息传输、显示、存储。

远程心电监测系统基于移动通讯网络，通用分组无线业务(general packet radio service,gPRS) /码分多址(code division multiple access, CDMA)等传输、承载方式，及其医疗服务理念，由便携监护终端对患者进行实时监护，捕捉有临床价值的心脏电生理数据；终端通过移动通讯网向服务器提交监护数据，服务器再将异常数据通过移动网络传输到医师手机等通讯设备；医师可和患者进行语音和短信通讯，及时给予患者自救指导。这可以有效降低心血管事件发生率[4]。

1.1发展情况

早在20世纪30年代，美国Norman博士就致力于生物信号遥测技术的研究[5]。1949年，他首次设计出遥测心电图装置，随后研制出集收发于一体的心电监护系统Holter系统。Holter系统可记录24 h心电数据，分析患者在静息、活动时的心电变化，成为检测心律失常、心肌缺血等的重要手段。然而其无法实现实时监护，必须在监护结束后再进行心电资料分析，患者发病时很难得到医生的及时诊断和救治；由于存储量极少，不能保证数据的完整性，一些有价值的心电数据不可避免地丢失，大大降低了诊断准确率。

1.2.2.1 社会隔离 采用Hawthorne开发的一个维度的量表[5]，采用五个Likert等级(1分代表从不这样，5分代表几乎总这样)作为评判尺度。量表包括6个测量条目。分数越高代表社会隔离越严重。本次研究中，该量表的内部一致性信度系数为0.610。

远程监护理念将传统的Holter和互联网/移动通讯技术等相结合。根据互联网接入方式的不同，远程心电监护有不同的设计方案。

随着移动通讯网络的发展，各种无线远程监护系统相继出现。Murakami等开发出基于卫星电话传输心电的系统[6]；随后Woodward等开发出使用移动通讯系统(global system for mobile communication,gSM)的调制解调器或带红外接口的手机作为通讯载体的监护系统[7]。Chung等研制了一种基于CDMA技术的远程无线健康监护系统[8]。GPRS是在GSM基础上发展起来的承载业务，适用于间断、突发的或频繁、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。苏维嘉等提出一种以S3C2440处理器和嵌入式操作系统Linux为基础的远程心电监测系统，可以通过GPRS无线传输模块，将处理好的心电数据发送到远程计算机[9]。

近年来，3G、4G移动通讯技术的发展，通讯系统容量增加，通讯质量和数据传输速率提高，对心电远程监护系统提供强有力的技术支持[10]。

可穿戴技术是近年来兴起的一种低负荷生命信息检测技术。该技术将生理信息获取与人的日常穿戴相结合，以腰带、腕带[11]、衬衣等形式获取人的呼吸、心率、血压、体温等生理参数[12-13]。已研制出AMON[14]、Smart Vest[15]、MercuryLive[16]、Mobihealth[17]等多种可穿戴传感器或系统。

Maxim生命体征监护服集成了干电极心电测量技术、信号处理技术、温度及运动传感器、超低功耗微控制器及无线通讯单元，是Maxim Integrated、Clearbridge VitalSigns和Orbital Research三家公司在经验、技术、创新层面积极合作的成果[18]。其体现了以下3点创新：将普遍使用的黏性电极替换成“纺织式”电极；电缆线隐藏在衣服中；衣服可洗涤。

可穿戴式医用系统突破了生理信息提取舒适性的瓶颈，将推动院外康复监护的发展。

1.2特点及存在的问题

远程心电监护系统通过对院外患者心电生理数据的采集、传输，可以实现对患者实时生命监测，具有较强的实用性、专业性，可应用于心脏病患者、特种环境作业(深海、航空、高山作业等)的心电监护。

1.2.2可靠性高

由于远程心电监护的专用性，可以针对具体对象优化硬件与软件资源，从而提高其可靠性。系统一般将实现功能所需的代码固定存放在存储芯片中，省去加载和调度过程。

1.2.3功耗低、集成度高、便携

远程心电监护的各种功能模块采用集成化处理，功耗低。这使之向小型便携化发展。

1.2.4环境适应性强

由于远程心电监护系统的程序和数据都存储在芯片中，对不同的应用环境都有较强的适应能力。

目前，远程心电监护在我国也存在不少问题。①远程心电监护系统价格昂贵，多在1.5万元左右，普通民众难以负担。②我国尚未形成良好的运动氛围和保持健康的观念，民众对远程监护理念的接受程度较低。③多数产品技术层次较低，常出现信号不稳定导致数据接收不全，难以做到12导联心电示波以准确评估心肌缺血。④缺乏专门的健康管理队伍对患者的紧急情况做出及时响应。⑤远程心电监测指导下患者心脏康复过程中出现的医疗事故责任认定不明确。

2　远程心电监测在AMI患者心脏康复中的应用

心脏康复是长期乃至终生的过程，患者必须主动参与配合。临床工作中应该给患者提供连续的心脏康复治疗。

目前心脏康复分为院内康复和院外康复两个阶段。发达国家AMI的住院时间已经缩短到3～5 d，加之AMI患者参与院内康复受种种因素，如经济、交通状况等的限制，效果并不理想。患者心脏康复参与率低是全球挑战[19]。基于社区、家庭的心脏康复值得关注。

将远程心电监护贯穿于患者的整个康复过程有重大意义。①可保证患者康复活动的安全有效，减少家属及患者康复训练的盲目性，还可增加患者的安全感、自信心。远程心电监测技术能够实现对患者心电信息实时监测，不受时间、地域的限制，并能实时对患者进行干预和指导治疗，最大限度减少患者康复时出现的不良心血管事件，还可以指导患者进行更有效率的康复。②传统的心电监护只局限于院内，严重限制患者的活动范围；而远程心电监护可将患者的康复延伸到院外，甚至跨地域实施监护，使院内、院外康复工作衔接紧密，增加患者康复的参与率。③目前公众的医疗需求仍集中在三级医院，远程心电监护可减轻三级医院负担，优化医疗资源配置，节约医疗成本，缓解患者看病难、看病贵的问题[20]。

目前，临床应用远程心电监护系统主要监测以下内容。

2.1静息心率

静息心率(resting heart rate, RHR)又称为安静心率，研究已证实可以有效预测心肌梗死及其死亡率[21-22]。Floyd等收集1991例无心血管疾病史老年人的RHR，经过12年随访，对其平均心率、变化趋势等进行线性回归分析，发现262例(13%)发生心肌梗死事件，1326例(67%)死亡，提示RHR是老年人死亡率的潜在预测因素[21]。医护人员通过远程心电监测可明确患者的RHR，指导患者服用β受体阻滞剂等药物，并进行合理、有效的心脏康复运动。

Joo等认为，在二期心脏康复中使用心率达到RHR+20 次/min或自感劳累分级(rating of perceived exertion, RPE)来控制患者运动量，难以达到有效峰值耗氧量[23-24]。但该研究样本量少，说服力不强。基于我国心脏康复的现状，仍然建议参考上述标准控制心脏康复运动量[25]。

2.2心率恢复

心率恢复(heart rate recovery, HRR)是指运动试验中峰值心率与试验停止后恢复期心率的差值，它显示运动停止后心率的下降速率，是评定自主神经功能的常用指标之一。既往研究表明，康复运动训练可能增加迷走神经活性和降低交感神经张力[26]。Ribeiro等将38例初发AMI患者随机分为康复组和对照组，康复组经过8周有氧运动训练后，HRR提高，而对照组无明显变化[27]。Hai等随访386例心肌梗死患者，经过8周康复训练后HRR得到明显改善；继续随访平均79个月后，只有40例(10.4%)患者因心血管事件死亡；多元回归分析显示，经过运动训练后HRR仍<12次/min的患者有较高的死亡风险[28]。

通过远程心电监护，医护人员可计算分析患者HRR，评价康复效果及预后。

2.3ST-T改变

心肌梗死患者随着运动负荷增加，心肌氧需求超过冠状动脉的供给能力，会发生心肌缺血，心电图相应导联ST段压低。ST段在J点后80 ms下降l mm代表心肌缺血阈已被应用[29]。患者在进行心脏康复时，若出现心电图心肌缺血改变，会在远程监护系统终端警报；尽管此时患者未出现胸痛、胸闷等心肌缺血症状，医护人员也可以及时中止患者活动，实现远程心电监护的实时性。

2.4心率-收缩压双乘积

患者可以利用心率-收缩压双乘积(rate pressure product, RPP)推测其乳酸无氧阈，以便确定适宜的有氧运动强度。患者康复运动时的心肌缺血阈可通过监测ST段压低发现，而患者乳酸无氧阈测定难以实现。刘洵等利用RPP推测患者乳酸无氧阈[30]，RPP为180次/min⋅mmHg时约相当于乳酸无氧阈3.0 mmol/L。对于心肌梗死患者，康复运动时心肌与骨骼肌出现缺血、缺氧并不同步，骨骼肌缺血晚于心肌缺血。可通过远程监护系统配套软件，测算RPP估计乳酸无氧阈值，减少患者康复运动时心肌缺血的发生，监督康复训练强度。

2.5监测心律失常

AMI后由于心肌缺血，心电不稳定，可出现室性早搏、室性心动过速、心室颤动或加速性心室自主心律；由于泵衰竭或过度交感兴奋，可引起窦性心动过速、心房颤动、心房扑动等；由于缺血或自主神经反射，可引起缓慢性心律失常。对出院的AMI患者，远程心电监护可作为院内心电监护的延续，监测患者可能出现的恶性心律失常。

3　远程心电监测与法律责任

远程心电监测指导患者康复治疗通过网络传输患者康复过程中的心电信息资料等，进行远程决策与干预，涉及患者、远程端医师、设计维护者等方面。日本、马来西亚、法国等国的相关立法中明确指出远程医疗活动中各方应承担的法律责任[31-32]。我国在远程心电监测方面的法律、法规尚不完善。患者因使用心电监测系统在康复过程中出现意外，法律责任难以界定。这限制了远程心电监测的推广。

相关立法部门及卫生管理机构应尽早出台与远程监测活动相关的管理办法，通过立法或部门规章，明确各主体的法律关系、法律责任等[33-34]。患者与远程端所属机构应在监护活动开始之前(医疗行为发生之前)签定合作协议，明确双方的权责范围。接受患者的医疗机构应首先对患者康复过程中的相关医疗事故承担责任。对在信息传输中出现的信息传输失误、传输资料质量差、监测失误等问题，导致远程端医生诊断、决策失当，应追究运营商等的法律责任[35]。

4　应用前景

AMI患者心脏康复时使用远程心电监测在我国才刚刚起步，远程心电监测的突出优势决定其具有良好的应用前景。未来发展主要有以下两个方面。①与云计算平台相结合，利用云平台强大的数据储存与处理能力，将远程心电监护采集到的数据直接储存到云平台进行处理，再将处理的结果返回给用户便携终端。这一方式克服了监护系统计算能力有限、存储容量不大的缺点。②与物联网技术相结合。远程心电监护系统是物联网应用的一个重要组成部分，利用物联网技术，可极大扩展医疗信息终端，远程监护为这一应用提供软硬件支撑，而物联网技术为其信息化的发展提供强大的技术力量支持[36]。

[参考文献]

[1]刘江生.我国康复心脏病学的发展及现状[J].中国康复理论与实践, 2010, 16(5): 406-407.

[2] Thomas RJ, King M, Lui K, et al. AACVPR/ACCF/AHA 2010 Update: performance measures on cardiac rehabilitation for referral to cardiac rehabilitation/secondary prevention services: endorsed by the American College of Chest Physicians, the American College of Sports Medicine, the American Physical Therapy Association, the Canadian Association of Cardiac Rehabilitation, the Clinical Exercise Physiology Association, the European Association for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation [J]. JAm Coll Cardiol, 2010, 56(14): 1159-1167.

[3]中华医学会心血管病学分会,中国康复医学会心血管病专业委员会,中国老年学学会心脑血管病专业委员会.冠心病康复与二级预防中国专家共识[J].中华心血管病杂志, 2013, 41 (4): 267-275.

[4] Winkler S, Schieber M, Lücke S, et al. A new telemonitoring system intended for chronic heart failure patients using mobile telephone technology－feasibility study [J]. Int J Cardiol, 2011, 153(1): 55-58.

[5]何军.动态心电监护系统的发展和现状浅析[J].中国医疗器械信息, 1997, 3(6): 11-12.

[6] Murakami H, Shimizu K, Yamamoto K, et al. Telemedicine using mobile satellite communication [J]. IEEE Trans Biomed Eng, 1994, 41(5): 488-497.

[7] Woodward B, Istepanian RSH, Richards CI. Design of a telemedicine system using a mobile telephone [J]. IEEE Trans Inform Tech Biomed, 2001, 5(1): 13-15.

[8] Chung WY, Yau CL, Shin KS, et al. A cell phone based health monitoring system with self analysis processor using wireless sensor network technology [C]. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2007: 3705-3708.

[9]苏维嘉,李鑫,阮彬鑫.远程心电监测系统的研究[J].电子技术应用, 2012, 38(4): 13-15.

[10]史长生,支朝朋,杜洪良. 4G通信技术在远程医疗中的应用[J].中国医疗设备, 2014, 29(7): 77-78.

[11]周聪聪,涂春龙,高云,等.腕戴式低功耗无线心率监测装置的研制[J].浙江大学学报(工学版), 2015, 49(4): 798-805.

[12] Sriraam N, Swathy S, Vijayalakshmi S. Development of a secure body area network for a wearable physiological monitoring system using a PSoC processor [J]. J Med Eng Technol, 2012, 36(1): 26-33.

[13] Clifton L, Clifton DA, Pimentel M, et al.gaussian processes for personalized e-health monitoring with wearable sensors [J]. IEEE Trans Biomed Eng, 2013, 60(1): 193-197.

[14] Anliker U, Ward J, Lukowicz P, et al. AMON: a wearable multiparameter medical monitoring and alert system [J]. IEEE Tran Inform Tech Biomed, 2004, 8(4): 415-427.

[15] Pandian PS, Mohanavelu K, Safeer KP, et al. Smart Vest: Wearable multi-parameter remote physiological monitoring system [J]. Med Eng Phys, 2008, 30(4): 466-477.

[16] Chen BR, Patel S, Buckley T, et al. A web-based system for home monitoring of patients with Parkinson's disease using wearable sensors [J]. IEEE Trans Biomed Eng, 2011, 58(3): 831-836.

[17] Wac K, Bults R, Van Beijnum B, et al. Mobile patient monitoring: the MobiHealth system [C]. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2009: 1238-1241.

[18] EECatalog. New "Fit" Shirt Monitors Vital Signs and Delivers Continuous, Real-time Physical Data for Immediate Medical Diagnosis [EB/OL]. (2012-09-20). http://eecatalog.com/medical/2012/09/20/new- fit- shirt- monitors- vital- signs- and- delivers-continuous-real-time-physical-data-for-immediate-medical-diagnosis/.

[19] Thomas RJ. Cardiac rehabilitation/secondary prevention programs a raft for the rapids: Why have we missed the boat? [J]. Circulation, 2007, 116(15): 1644-1646.

[20] Piotrowicz E, Piotrowicz R. Cardiac telerehabilitation: current situation and future challenges [J]. Eur J Prev Cardiol, 2013, 20 (2 suppl): 12-16.

[21] Floyd JS, Sitlani CM, Wiggins KL, et al. Variation in resting heart rate over 4 years and the risks of myocardial infarction and death among older adults [J]. Heart, 2015, 101(2): 132-138.

[22] Aladin AI, Whelton SP, Al-Mallah MH, et al. Relation of resting heart rate to risk for all-cause mortality bygender after considering exercise capacity (the Henry Ford Exercise Testing Project) [J].Am J Cardiol, 2014, 114(11): 1701-1706.

[23] Joo KC, Brubaker PH, MacDougall A, et al. Exercise prescription using resting heart rate plus 20 or perceived exertion in cardiac rehabilitation [J]. J Cardiopulm Rehabil, 2004, 24(3): 178-184.

[24] Aamot IL, Forbord SH, Karlsen T, et al. Does rating of perceived exertion result in target exercise intensity during interval training in cardiac rehabilitation? A study of the Borg scale versus a heart rate monitor [J]. J Sci Med Sport, 2014, 17(5): 541-545.

[25]中华医学会心血管病学分会预防学组,中国康复医学会心血管病专业委员会.冠心病患者运动治疗中国专家共识[J].中华心血管病杂志, 2015, 43(7): 575-588.

[26] Jolly MA，Brennan DM, Cho L. Impact of exercise on heart rate recovery [J]. Circulation, 2011, 124(14): 1520-1526.

[27] Ribeiro F, Alves AJ, Teixeira M, et al. Exercise training enhances autonomic function after acute myocardial infarction: a randomized controlled study [J]. Rev Port Cardiol, 2012, 31 (2): 135-141.

[28] Hai JJ, Siu CW, Ho HH, et al. Relationship between changes in heart rate recovery after cardiac rehabilitation on cardiovascular mortality in patients with myocardial infarction [J]. Heart Rhythm, 2010, 7(7): 929-936.

[29] Juneau M, Roy N, Nigam A, et al. Exercise above the ischemic threshold and serum markers of myocardial injury [J]. Can J Cardiol, 2009, 25(10): e338-e341.

[30]刘洵,林青华,李淑荣,等.冠心病患者运动中心率-收缩压双乘积与血乳酸浓度和ST段水平的关系[J].中国康复医学杂志, 2013, 28(8): 735-738.

[31]蔡佳慧,宗文红,张涛,等.部分国家远程医疗相关法律法规现状及对我国的启示[C].大连:2012年中国卫生信息技术交流大会暨两岸四地卫生信息化交流会议论文集, 2012: 172-175.

[32] Arné JL. Ethical and legal aspects of telemedicine [J]. Bull Acad Natl Med, 2014, 198(1): 119-130.

[33]翟运开,谢锡飞,孙东旭,等.我国远程医疗发展的法律与医疗伦理的限制及其化解[J].中国卫生事业管理, 2014, 31(11): 808-811.

[34]翟运开,孙兆刚,孙东旭,等.远程医疗发展的法律约束及其对策[J].中华医院管理杂志, 2014, 30(9): 693-696.

[35]刘翔,朱士俊,李信春.我国远程医疗发展现状，难点和对策分析[J].中国医院, 2004, 8(6): 8-11.

[36]招慧,徐琳,邱健.物联网应用于心肌梗死患者心脏康复/二级预防的管理进展[J].医学研究生学报, 2014, 27(7): 751-754.

·临床研究·

Electrocardiography Telemonitoring System for Cardiac Rehabilitation for Myocardial Infarction (review)

CAI Ze-kun, XU Lin, QIU Jian
Department of Cardiology,guangzhougeneral Hospital ofguangzhou Military Region,guangzhou,guangdong 510010, China
Correspondence to XU Lin. E-mail: xxgnk_xlin@126.com

Abstract:The electrocardiography (ECG) telemonitoring system is briefly introduced, especially the development progress, including the wearable technology. For early cardiac rehabilitation (CR) after acute myocardial infarction (AMI), the ECG telemonitoring system can monitor heart rate, blood pressure, heart rate recovery (HRR), which is confirmed to assess autonomic nervous function; as well as rate pressure product (RPP), which is confirmed to speculate lactate anaerobic threshold during CR, can be calculated toguide the exercise intensity of CR progress. Finally, the legal liability issues if accidents occurred in home-based CR program, and the innovation, such as combining with the network, are discussed.

Key words:electrocardiography telemonitoring system; acute myocardial infarction; cardiac rehabilitation; review

(收稿日期：2015-07-26修回日期：2015-11-11)

[中图分类号]R541.4

[文献标识码]A

[文章编号]1006-9771(2016)01-0075-04

作者简介：作者单位：广州军区广州总医院心血管内科，广东广州市510010。蔡泽坤(1988-)，男，汉族，广东汕头市人，硕士研究生，医师，主要研究方向：心脏康复与二级预防。通讯作者：徐琳(1974-)，女，汉族，江苏沭阳县人，博士后，硕士研究生导师，副主任医师，主要研究方向：心脏康复与二级预防。E-mail: xxgnk_xlin@126.com。

基金项目：广东省科技计划项目重大科技专项基金项目(No.2013A022100036)。

DOI:10.3969/j.issn.1006-9771.2016.01.016