保持心臟設備市場(chǎng)的設計成本、低功率和功能之間的

目前心血管疾病已經(jīng)成為全球最主要的死亡原因。據估計，2005年約有1750萬(wàn)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(wàn)人死于心臟病發(fā)作，570萬(wàn)人則死于中風(fēng)。截止2015年，預計每年將有2000萬(wàn)人死于心血管疾病，而心臟病發(fā)作和中風(fēng)正是導致這類(lèi)死亡的主要原因。并且大量死亡案例可能在沒(méi)有任何心血管疾病癥兆的情況下就會(huì )發(fā)生。

心電圖（ECG）監控器是保健提供商使用的重要工具，用來(lái)幫助識別心臟問(wèn)題和監控病人健康。ECG通過(guò)測量心臟細胞生成的壓力來(lái)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(gè)心肌中。代表時(shí)間的X軸和代表圖形圓點(diǎn)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(diǎn)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(shí)用的ECG后，所有ECG設備的基本設計都確立下來(lái)，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(dòng)周期后，傳感器表面記錄的電子活動(dòng)會(huì )發(fā)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(dòng)，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(dòng)）或心律不齊的病人則可能生成非周期性的ECG圖形。換句話(huà)說(shuō)，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(lèi)異常例子包括心率過(guò)慢或過(guò)快，此時(shí)每次心跳仍然與另一次心跳類(lèi)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(shí)行了創(chuàng )新。舊的ECG設備會(huì )將心電圖打印出來(lái)以用于臨床分析，而大量新的ECG版本則不需要病人在場(chǎng)，就能通過(guò)先進(jìn)算法對病人進(jìn)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(jīng)實(shí)現自動(dòng)化，所以能在更多時(shí)段對更多病人進(jìn)行監控。這種自動(dòng)化導致心臟功能監控器得以問(wèn)世。此類(lèi)監控器不要求對病房進(jìn)行連續看視，而是一旦檢測到心律不齊它會(huì )馬上向臨床醫生發(fā)出警報。

ECG評估的自動(dòng)化，為醫療設備設計人員帶來(lái)新的機遇和挑戰。這些儀器被開(kāi)發(fā)用于大量應用，例如為需要連續了解狀況的高風(fēng)險人群提供室內監控器，以及醫生進(jìn)行麻醉時(shí)用來(lái)跟蹤心臟正常狀況的綜合集成設備。為了繼續生產(chǎn)健康功效更大但體積更小的設備，還有一些常見(jiàn)問(wèn)題有待解決。

這些問(wèn)題的核心是分析ECG信號和檢測算法的效率。過(guò)去，心律不齊由經(jīng)過(guò)嚴格培訓的醫生進(jìn)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(wù)。不過(guò)，開(kāi)發(fā)新算法來(lái)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(fā)病時(shí)，設備是否能準確診斷到心律不齊具有密切關(guān)系。算法在執行這些任務(wù)時(shí)顯示的效果越好，它在臨床設置中的作用越大。不過(guò)，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(guò)來(lái)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(chǎn)成本上升。

一種理想的算法是利用數學(xué)的精度來(lái)減少代碼大小、內存要求和最終成本，但同時(shí)仍舊達到精確診斷所要求的現行行業(yè)標準。最近，Monebo軟件已經(jīng)開(kāi)發(fā)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(gè)階段以后通常也將被忽略。預熱取樣是一種常用的實(shí)踐操作，因為它能確保設備讀取“真實(shí)”的ECG圖形，而不是設備啟動(dòng)時(shí)由于瞬時(shí)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(shí)發(fā)生的可能性。不過(guò)，這種方法需要增加額外的代碼，才能確定實(shí)際的測試何時(shí)開(kāi)始，通過(guò)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(shù)和關(guān)鍵“基準”點(diǎn)取樣優(yōu)勢，取消了預熱時(shí)間，所以Monebo算法具有更精簡(jiǎn)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(diǎn)放在具體的實(shí)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(huì )消耗額外的內存。正如前面提及的，所有心臟監控設備的創(chuàng )建都不相同。例如，多導程的無(wú)線(xiàn)室內ECG監控器要求電池使用周期長(cháng)、生產(chǎn)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(shí)時(shí)的操作系統（RTOS)來(lái)運行額外的應用。許多生產(chǎn)商生產(chǎn)涵蓋整個(gè)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(guān)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(wèn)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(yōu)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(lái)提供超低的功耗，以延長(cháng)電池使用壽命。低功率操作是下一代無(wú)線(xiàn)和手持保健設備將考慮的一個(gè)重要因素。

自從Einthoven開(kāi)發(fā)弦線(xiàn)電流計以來(lái)，ECG技術(shù)已經(jīng)走過(guò)很長(cháng)的一段路。自動(dòng)化的最新創(chuàng )新將使更多的人從心律不齊的診斷中受益。雖然該領(lǐng)域已經(jīng)取得重大進(jìn)步，但下一代心臟監控器的開(kāi)發(fā)人員仍然必須密切關(guān)注診斷的精確性、代碼的復雜性、經(jīng)濟的高效性和設備的功耗問(wèn)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(lái)幾年滿(mǎn)足ECG設備開(kāi)發(fā)商技術(shù)要求的協(xié)作解決方案。