我們對許多便攜式醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)耳熟能詳。數(shù)字溫度計、血壓計、血糖監(jiān)護儀、血氧儀和脈搏/心率監(jiān)測儀都屬于常見的非侵入式醫(yī)療設(shè)備。隨著時間的推移，這些設(shè)備已經(jīng)從醫(yī)院遷移到了家里。這種趨勢將持續(xù)下去，因為設(shè)備正在加入更智能的監(jiān)測能力和先進算法，這也使得診斷和治療行為將不斷從醫(yī)院外遷。

造成這種遷移的一個關(guān)鍵原因是新增的智能化引導(dǎo)式操作指令，使得這些原來很復(fù)雜的儀器變得容易使用。例如，在緊急情況下一些醫(yī)療設(shè)備可以幫到大忙，即便醫(yī)療專業(yè)人員不在現(xiàn)場。這些設(shè)備可以'替代'醫(yī)生或護士，并提供一定程度的護理，而以前在醫(yī)院之外這是不可能的現(xiàn)象。審視這些智能醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計，我們可以更好地看清智能醫(yī)療器械演進的方向以及可期待的功能類型。

智能操作 - 自動體外除顫器

自動體外除顫器（AED）是智能便攜式醫(yī)療設(shè)備中的最顯眼的，經(jīng)常在機場、會議中心和公共建筑中使用。 AED用于在緊急情況下為心臟驟停（SCA）作出回應(yīng)。它使用電擊來使心臟恢復(fù)到正常操作。此外，AED用在醫(yī)院之外，設(shè)計成可由普通人操作，而非必須由醫(yī)學(xué)專業(yè)人員操作。這些設(shè)備可以提供簡單的音視頻說明和指導(dǎo)，可以引導(dǎo)操作人員安裝調(diào)試，診斷，治療，甚至報警給緊急醫(yī)療服務(wù)機構(gòu)。該設(shè)備會自動讀數(shù)，做出診斷，并確定最合適的下一步行動。

AED顯示了下一波智能便攜式醫(yī)療設(shè)備演化的方向，并暗示未來設(shè)備將提供的功能。AED的關(guān)鍵組件，如高級傳感器，模擬信號處理，數(shù)字濾波，無線通信，數(shù)據(jù)存儲，帶音頻和液晶主機視頻提示的高級人機界面，電池驅(qū)動和冗余故障安全處理，這些都將是智能醫(yī)療的常備組件。審視這些組件在AED中如何使用，將給予我們啟示，更好地在其它類型的醫(yī)療設(shè)備中加入智能功能。

圖1：AED設(shè)備示例

AED的設(shè)計

或許AED設(shè)計中最具示范性以及也同時適用于其它醫(yī)療設(shè)備的是模擬檢測及濾波、數(shù)字信號處理、人機接口和通信功能。通過審視這些關(guān)鍵功能的設(shè)計細節(jié)，未來便攜式醫(yī)療設(shè)備中要使用的技術(shù)就變得更清楚了。為了更好地理解傳感，診斷和操作，需要來快速瀏覽一下AED中電子系統(tǒng)是如何驅(qū)動心臟工作的。

監(jiān)測心臟

AED設(shè)備目前可以解決的兩種最典型的心律失常是心室顫動和室性心動過速。在這兩種AED可治療的狀況下，心臟是活躍的，但工作在一個非正常模式，可能會最終導(dǎo)致心臟驟停。在室性心動過速（V-Tach）時，心臟跳動過快，難以有效泵出血液。長時間的室性心動過速，如不及時治療，會導(dǎo)致心室顫動（V-FIB）。在心室顫動時，心臟的電活動變得混亂，中斷心室血液的正常高效泵送 。心臟的顫動隨時間衰減，最終會變成一個下降的“平線”，即心臟停止?fàn)顟B(tài)。為更好地理解心臟監(jiān)測儀的設(shè)計，可以先來回顧下心臟的電操作過程。

隨著電活性橫穿整個心房，它從SA節(jié)點進入到房室（AV）節(jié)點。 AV結(jié)點的作用是在傳導(dǎo)系統(tǒng)起到一個重要的延遲，在ECG曲線中表示為PR段。ECG中QRS部分顯示了右心室和左心室的快速去極化。因為主動脈存在更為粗壯的肌肉，QRS復(fù)合波的振幅比P波的大得多。 T波顯示了心室的再極化。 P波持續(xù)時間約為80毫秒，QRS復(fù)合波為80毫秒到120毫秒， T波則續(xù)約160毫秒。

圖2：心臟結(jié)構(gòu)和心臟正常運作時的心電圖。

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心電圖創(chuàng)建者為Agateller（Anthony Atkielski），通過atom轉(zhuǎn)換為svg。