如果您曾經因症狀甚至輕微提示心臟問題而去看醫生，那麼您可能已經體驗過佩戴 Holter 心臟監護儀的“樂趣”（圖 1）。在隨後的不眠之夜之後，您可能會問自己，“肯定有更舒適的方式來做這件事”？在此設計解決方案中，我們回顧了便攜式心臟監測的傳統方法，並提出了一種替代解決方案。
圖 1. 動態心電監護儀。
在此設計解決方案中，我們回顧了便攜式心臟監測的傳統方法，並提出了一種解決方案，該解決方案朝著將 Holter 監測器載入醫學史冊邁出了一步。
什麼是動態心電圖？
Holter 監護儀以 Norman Holter 博士的名字命名，是一種電池供電的便攜式設備，可連續測量和記錄心臟的心電圖 (ECG) 活動 24 至 48 小時（或更長時間），具體取決於所使用的監護類型。該設備大約是一個小型相機的大小。它有幾根電線和電極，使用貼片貼在皮膚上。動態心電監護儀記錄您進行日常活動和睡眠時的心電圖信號。典型的 ECG 訊號允許醫生在一個時間間隔內的一個時間點查看患者的心臟活動。然而，異常的心律和心臟症狀可能來來去去。
佩戴 Holter 監護儀的優勢在於它可用於檢測長時間內快速、緩慢或不規則的心跳（稱為心律失常）。
與遙測裝置不同，這些監視器不需要中央接收站，可以在家裡、室外或幾乎任何地方使用。Holter 心電圖監測器最多使用 5 根導聯，因為 12 導聯心電圖（在醫院環境中使用）對於患者保持移動是不切實際的。最常見的是通過移除存儲卡從顯示器中檢示數據。但是，也使用 USB 和其他方法。Holter ECG 監視器設計的主要關注點是低功耗、低噪聲和小尺寸。雖然 Holter 監視器不會對佩戴者構成風險，但它們相當笨重的外形使它們有些不舒服，尤其是在試圖入睡時。佩戴者還必須避免在佩戴該設備時洗澡或淋浴。唯一的其他不適是將貼片從佩戴者的皮膚上取下。
邁向更舒適的選擇
鑑於可穿戴健康和健身監測器（通常戴在手腕上）的普及，更可取的方案是在此類設備中包括臨床級 ECG 監測。一種新型的可穿戴參考設計（圖 2）是朝著這個目標邁出的一步。它具有單通道集成生物電勢模擬前端 (AFE)，使 ECG 測量變得更加簡單。
圖 2. MAXREFDES101# 可穿戴參考設計。
要開始心電圖測量，佩戴者必須確保設備背面的兩個電極與手腕皮膚接觸良好。只需觸摸第三個電極即可開始記錄，如圖 3所示。為防止對 ECG 訊號的電干擾，在進行測量時螢幕保持空白。
圖 3. 測量心電圖。
ECG 測量值存儲在設備的板載閃存中，而原始數據使用 USB 接口下載到 PC。使用設備的評估軟件可以進行後處理（圖 4）。或者，測量結果也可以流式傳輸到運行隨附應用程序的支持藍牙®的Android ®設備。
圖 4. 評估軟件分析 ECG 測量值。
額外的健康測量
與大多數僅記錄心率和跟踪運動的可穿戴健康和健身監測器不同，該開發平台包括多個其他傳感器，不僅可以記錄心電圖，還可以記錄其他健康指標。如圖 5所示，它包括一個用於心率變異性測量的光學傳感器和一個臨床級溫度傳感器。數據測量可以下載或流式傳輸以供以後分析。
圖 5. MAXREFDES101# 框圖。
板載陀螺儀和加速度計可補償用戶在測量過程中的移動。這種設計的一個顯著優勢是，通過提供對原始未處理測量值的開放訪問，開發人員可以研究板載心率算法的性能或使用數據開發自己的算法。
許多可穿戴健康和健身監測器是“封閉系統”，不提供對原始數據測量的訪問。可以設想，在未來，具有開放數據訪問權限的醫療保健可穿戴設備將充當基於雲的海量數據存儲庫的來源，這些存儲庫將存儲有關人類健康的信息。使用新的統計算法挖掘這些數據將有助於機器學習和開發預測心髒病發展所需的人工智能 (AI) 類型。這將有助於加快診斷速度，並可能導致新療法（所謂的數據驅動醫學）的發展。
概述
在回顧了傳統 Holter 健康監護儀作為便攜式 ECG 記錄設備的局限性之後，我們提出了一種新的參考設計，它有可能使便攜式 ECG 測量超越目前笨重、多導聯、單一功能、胸戴式的化身，成為一種小型多功能腕戴式設備，只需要與佩戴者最少的皮膚接觸。希望為新的臨床級監視器評估傳感器性能的硬體開發人員以及需要原始數據來為機器的學習創建 AI 算法的軟體開發人員都將對該參考設計感興趣。
詞彙表
ECG：心電圖（ECG 或 EKG）是使用放置在皮膚上的電極在一段時間內記錄心臟電活動的過程
PPG：光電容積脈搏波是所用器官的體積測量，可用於確定心率變異性(HRV)
AFE：模擬前端
AI：人工智能
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