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使用 PPG/ECG 組合可穿戴生物傳感器模塊進(jìn)行 FDA 認(rèn)證的心臟測(cè)量

2388644 2022-11-25 | pdf | 305.31KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

消費(fèi)者要求智能手表、健康手環(huán)和其他電池供電的移動(dòng)設(shè)備提供更準(zhǔn)確的健身和心臟健康數(shù)據(jù)。為了滿足這些期望，開發(fā)人員不得不與復(fù)雜且昂貴的多組件解決方案作斗爭(zhēng)。這些最終可以提供高精度，但代價(jià)是更高的功耗、更大的占地面積和更長(zhǎng)的開發(fā)時(shí)間。需要一個(gè)更簡(jiǎn)單、更優(yōu)雅的解決方案。消費(fèi)者要求智能手表、健康手環(huán)和其他電池供電的移動(dòng)設(shè)備提供更準(zhǔn)確的健身和心臟健康數(shù)據(jù)。為了滿足這些期望，開發(fā)人員不得不與復(fù)雜且昂貴的多組件解決方案作斗爭(zhēng)。這些最終可以提供高精度，但代價(jià)是更高的功耗、更大的占地面積和更長(zhǎng)的開發(fā)時(shí)間。需要一個(gè)更簡(jiǎn)單、更優(yōu)雅的解決方案。本文將介紹一種基于本文將介紹一種基于Maxim IntegratedMaxim Integrated高度集成模塊的解決方案路徑。首先將簡(jiǎn)要討論圍繞準(zhǔn)確心臟性能監(jiān)測(cè)的困難。然后，它將展示開發(fā)人員如何使用該模塊在活動(dòng)期間執(zhí)行 FDA 認(rèn)證的心率監(jiān)測(cè)，以及在休息時(shí)進(jìn)行心電圖 (ECG) 測(cè)量。高度集成模塊的解決方案路徑。首先將簡(jiǎn)要討論圍繞準(zhǔn)確心臟性能監(jiān)測(cè)的困難。然后，它將展示開發(fā)人員如何使用該模塊在活動(dòng)期間執(zhí)行 FDA 認(rèn)證的心率監(jiān)測(cè)，以及在休息時(shí)進(jìn)行心電圖 (ECG) 測(cè)量。心臟性能測(cè)量心臟性能測(cè)量醫(yī)療保健提供者通常依靠 ECG（也稱為 EKG）來提供有關(guān)心臟健康的最詳細(xì)數(shù)據(jù)，而不是侵入性程序。ECG 設(shè)備捕獲心動(dòng)周期期間心肌去極化和復(fù)極化產(chǎn)生的波形（圖 1）。該過程需要在身體周圍的關(guān)鍵位置放置 10 個(gè)電極。然后將它們組合成 12 對(duì)或?qū)Ь€，設(shè)計(jì)用于與跨心臟組織體積生成的不同波形軸對(duì)齊。醫(yī)療保健提供者通常依靠 ECG（也稱為 EKG）來提供有關(guān)心臟健康的最詳細(xì)數(shù)據(jù)，而不是侵入性程序。ECG 設(shè)備捕獲心動(dòng)周期期間心肌去極化和復(fù)極化產(chǎn)生的波形（圖 1）。該過程需要在身體周圍的關(guān)鍵位置放置 10 個(gè)電極。然后將它們組合成 12 對(duì)或?qū)Ь€，設(shè)計(jì)用于與跨心臟組織體積生成的不同波形軸對(duì)齊。圖 1：雖然心電圖（ECG 或 EKG）提供了更多細(xì)節(jié)，但更簡(jiǎn)單的光電容積脈搏圖 (PPG) 可以提供有用的信息，例如此處顯示的室性早搏 (PVC) 的發(fā)生情況。（圖片來源：維基百科）圖 1：雖然心電圖（ECG 或 EKG）提供了更多細(xì)節(jié)，但更簡(jiǎn)單的光電容積脈搏圖 (PPG) 可以提供有用的信息，例如此處顯示的室性早搏 (PVC) 的發(fā)生情況。（圖片來源：維基百科）例如，放置在患者腿上的電極可以與另一個(gè)電極配對(duì)，以提供能夠捕獲向下穿過心臟組織的心室去極化波形細(xì)節(jié)的導(dǎo)線。醫(yī)用級(jí) 12 導(dǎo)聯(lián) ECG 儀器使用這種方法，結(jié)合來自不同電極對(duì)的數(shù)據(jù)來測(cè)量沿與心動(dòng)周期每個(gè)階段相關(guān)的最佳軸的波形。例如，放置在患者腿上的電極可以與另一個(gè)電極配對(duì)，以提供能夠捕獲向下穿過心臟組織的心室去極化波形細(xì)節(jié)的導(dǎo)線。醫(yī)用級(jí) 12 導(dǎo)聯(lián) ECG 儀器使用這種方法，結(jié)合來自不同電極對(duì)的數(shù)據(jù)來測(cè)量沿與心動(dòng)周期每個(gè)階段相關(guān)的最佳軸的波形。相比之下，消費(fèi)者健身設(shè)備執(zhí)行的 ECG 測(cè)量通常僅使用一對(duì)電極，導(dǎo)致此類設(shè)備稱為單導(dǎo)聯(lián) ECG。盡管單導(dǎo)聯(lián) ECG 可能缺乏心臟病專家診斷所需的詳細(xì)信息，但它們確實(shí)提供了足夠的心臟性能信息，以提醒健康提供者注意可能需要使用 12 導(dǎo)聯(lián) ECG 才能準(zhǔn)確診斷的可能病癥。相比之下，消費(fèi)者健身設(shè)備執(zhí)行的 ECG 測(cè)量通常僅使用一對(duì)電極，導(dǎo)致此類設(shè)備稱為單導(dǎo)聯(lián) ECG。盡管單導(dǎo)聯(lián) ECG 可能缺乏心臟病專家診斷所需的詳細(xì)信息，但它們確實(shí)提供了足夠的心臟性能信息，以提醒健康提供者注意可能需要使用 12 導(dǎo)聯(lián) ECG 才能準(zhǔn)確診斷的可能病癥。實(shí)際上，在健身設(shè)備中使用單導(dǎo)聯(lián) ECG 測(cè)量可能特別有問題，因?yàn)闇y(cè)量很容易被個(gè)人的任何明顯運(yùn)動(dòng)所破壞。任何肌肉運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致來自肌纖維去極化的相應(yīng)電波形，該電波形穿過傳導(dǎo)性組織塊。主要肌肉群的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生生物電勢(shì)，這種生物電勢(shì)很容易淹沒從更深的信號(hào)源（如心?。┌l(fā)出的信號(hào)。因此，準(zhǔn)確的 ECG 測(cè)量要求受試者保持靜止，無(wú)論是躺在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中還是在鍛煉期間。