我們對(duì)許多便攜式醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)耳熟能詳。數(shù)字溫度計(jì)、血壓計(jì)、血糖監(jiān)護(hù)儀、血氧儀和脈搏/心率監(jiān)測(cè)儀都屬于常見(jiàn)的非侵入式醫(yī)療設(shè)備。隨著時(shí)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(shì)將持續(xù)下去，因?yàn)樵O(shè)備正在加入更智能的監(jiān)測(cè)能力和先進(jìn)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(gè)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(lái)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(chǎng)。這些設(shè)備可以'替代'醫(yī)生或護(hù)士，并提供一定程度的護(hù)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(jì)，我們可以更好地看清智能醫(yī)療器械演進(jìn)的方向以及可期待的功能類型。

智能操作 - 自動(dòng)體外除顫器

自動(dòng)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(jī)場(chǎng)、會(huì)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(lái)使心臟恢復(fù)到正常操作。此外，AED用在醫(yī)院之外，設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的音視頻說(shuō)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(bào)警給緊急醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)。該設(shè)備會(huì)自動(dòng)讀數(shù)，做出診斷，并確定最合適的下一步行動(dòng)。

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(lái)設(shè)備將提供的功能。AED的關(guān)鍵組件，如高級(jí)傳感器，模擬信號(hào)處理，數(shù)字濾波，無(wú)線通信，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，帶音頻和液晶主機(jī)視頻提示的高級(jí)人機(jī)界面，電池驅(qū)動(dòng)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(jì)

或許AED設(shè)計(jì)中最具示范性以及也同時(shí)適用于其它醫(yī)療設(shè)備的是模擬檢測(cè)及濾波、數(shù)字信號(hào)處理、人機(jī)接口和通信功能。通過(guò)審視這些關(guān)鍵功能的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，未來(lái)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(lái)快速瀏覽一下AED中電子系統(tǒng)是如何驅(qū)動(dòng)心臟工作的。

監(jiān)測(cè)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(dòng)和室性心動(dòng)過(guò)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(gè)非正常模式，可能會(huì)最終導(dǎo)致心臟驟停。在室性心動(dòng)過(guò)速（V-Tach）時(shí)，心臟跳動(dòng)過(guò)快，難以有效泵出血液。長(zhǎng)時(shí)間的室性心動(dòng)過(guò)速，如不及時(shí)治療，會(huì)導(dǎo)致心室顫動(dòng)（V-FIB）。在心室顫動(dòng)時(shí)，心臟的電活動(dòng)變得混亂，中斷心室血液的正常高效泵送 。心臟的顫動(dòng)隨時(shí)間衰減，最終會(huì)變成一個(gè)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(cè)儀的設(shè)計(jì)，可以先來(lái)回顧下心臟的電操作過(guò)程。

隨著電活性橫穿整個(gè)心房，它從SA節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到房室（AV）節(jié)點(diǎn)。 AV結(jié)點(diǎn)的作用是在傳導(dǎo)系統(tǒng)起到一個(gè)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?yàn)橹鲃?dòng)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(shí)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(yùn)作時(shí)的心電圖。

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