对于智能便携诊疗设备特点分析和应用

我们对许多便携式医疗设备已经耳熟能详。数字温度计、血压计、血糖监护仪、血氧仪和脉搏/心率监测仪都属于常见的非侵入式医疗设备。随着时间的推移，这些设备已经从医院迁移到了家里。这种趋势将持续下去，因为设备正在加入更智能的监测能力和先进算法，这也使得诊断和治疗行为将不断从医院外迁。

造成这种迁移的一个关键原因是新增的智能化引导式操作指令，使得这些原来很复杂的仪器变得容易使用。例如，在紧急情况下一些医疗设备可以帮到大忙，即便医疗专业人员不在现场。这些设备可以'替代'医生或护士，并提供一定程度的护理，而以前在医院之外这是不可能的现象。审视这些智能医疗设备的设计，我们可以更好地看清智能医疗器械演进的方向以及可期待的功能类型。

智能操作 - 自动体外除颤器

自动体外除颤器（AED）是智能便携式医疗设备中的最显眼的，经常在机场、会议中心和公共建筑中使用。 AED用于在紧急情况下为心脏骤停（SCA）作出回应。它使用电击来使心脏恢复到正常操作。此外，AED用在医院之外，设计成可由普通人操作，而非必须由医学专业人员操作。这些设备可以提供简单的音视频说明和指导，可以引导操作人员安装调试，诊断，治疗，甚至报警给紧急医疗服务机构。该设备会自动读数，做出诊断，并确定最合适的下一步行动。

AED显示了下一波智能便携式医疗设备演化的方向，并暗示未来设备将提供的功能。AED的关键组件，如高级传感器，模拟信号处理，数字滤波，无线通信，数据存储，带音频和液晶主机视频提示的高级人机界面，电池驱动和冗余故障安全处理，这些都将是智能医疗的常备组件。审视这些组件在AED中如何使用，将给予我们启示，更好地在其它类型的医疗设备中加入智能功能。

图1：AED设备示例

AED的设计

或许AED设计中最具示范性以及也同时适用于其它医疗设备的是模拟检测及滤波、数字信号处理、人机接口和通信功能。通过审视这些关键功能的设计细节，未来便携式医疗设备中要使用的技术就变得更清楚了。为了更好地理解传感，诊断和操作，需要来快速浏览一下AED中电子系统是如何驱动心脏工作的。

监测心脏

AED设备目前可以解决的两种最典型的心律失常是心室颤动和室性心动过速。在这两种AED可治疗的状况下，心脏是活跃的，但工作在一个非正常模式，可能会最终导致心脏骤停。在室性心动过速（V-Tach）时，心脏跳动过快，难以有效泵出血液。长时间的室性心动过速，如不及时治疗，会导致心室颤动（V-FIB）。在心室颤动时，心脏的电活动变得混乱，中断心室血液的正常高效泵送 。心脏的颤动随时间衰减，最终会变成一个下降的“平线”，即心脏停止状态。为更好地理解心脏监测仪的设计，可以先来回顾下心脏的电操作过程。

随着电活性横穿整个心房，它从SA节点进入到房室（AV）节点。 AV结点的作用是在传导系统起到一个重要的延迟，在ECG曲线中表示为PR段。ECG中QRS部分显示了右心室和左心室的快速去极化。因为主动脉存在更为粗壮的肌肉，QRS复合波的振幅比P波的大得多。 T波显示了心室的再极化。 P波持续时间约为80毫秒，QRS复合波为80毫秒到120毫秒， T波则续约160毫秒。

图2：心脏结构和心脏正常运作时的心电图。

心脏结构见作者页面[GFDL或CC-BY-SA-3.0]，来自维基共享资源

心电图创建者为Agateller（Anthony Atkielski），通过atom转换为svg。