原標題：醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)心臟監(jiān)測系統(tǒng)

　　用于IoMT(醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng))的互聯(lián)心臟監(jiān)測系統(tǒng)將需要高度復雜的模擬前端、高性能MCU和低功耗的無線連接，以及復雜的算法與AI引擎。

　　根據(jù)美國疾病控制中心(CDC)的數(shù)據(jù)，美國每年約有61萬人死于心臟病——即每4例死亡中就有1例與心臟病相關(guān)1。心臟的健康與否是一個人整體健康水平最重要的指標之一。IoMT推動了新一代可穿戴、多參數(shù)、連續(xù)性心臟監(jiān)測系統(tǒng)的產(chǎn)生，以提升各類醫(yī)院、診所、護理機構(gòu)及家庭環(huán)境中的醫(yī)療保健管理水平。

　　IoMT作為醫(yī)療設備及服務的互聯(lián)基礎設施，用于收集和分析發(fā)送給醫(yī)療保健提供者的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在的IoMT包括檢測溫度、濕度和振動的傳感器，以及能夠識別一定數(shù)量心臟狀態(tài)的算法。

　　下一代設計正在嘗試擴充監(jiān)測參數(shù)，采用更智能、更復雜的算法以識別更加廣泛的非正常心律狀態(tài)。例如，類似于隱形繃帶的一次性“貼片”，其利用嵌入小尺寸IC并可以舒適地長時間貼在皮膚上，來監(jiān)測和管理心臟的健康狀況。

　　互聯(lián)心臟監(jiān)測系統(tǒng)主要包括三個要素：可穿戴無線傳感器節(jié)點、數(shù)據(jù)管理服務和云分析平臺。

　　通過心電圖(ECG)傳感器節(jié)點(例如ECG貼片或心率監(jiān)測導電服裝)和數(shù)據(jù)管理服務在數(shù)據(jù)中心收集可穿戴設備傳來的心臟數(shù)據(jù)。通常，傳感器節(jié)點為一導聯(lián)或三導聯(lián)ECG監(jiān)測設備，最多包含三個電極(濕式或干式)連接至貼片上的電子器件。

　　基于云的云分析平臺借助復雜的算法和人工智能(AI)引擎收集并分析心臟數(shù)據(jù)，以識別潛在的心臟功能異常。監(jiān)測結(jié)果可添加至患者病歷中，并提供給指定的醫(yī)療機構(gòu)和相關(guān)的心臟病學專家。

　　模擬前端

　　ECG信號調(diào)節(jié)路徑(圖1)首先包括模擬級，用于檢測、放大和清理模擬波形。ECG信號的幅度從幾百微伏到大約5毫伏不等。該信號包括來自交流線路的低頻(50/60赫茲)噪聲、人體肌肉的高頻噪聲和裝置附近不同設備的射頻噪聲。在可穿戴設備中，由于運動偽影，ECG信號基線中將出現(xiàn)不良波動。

　　因此，高度復雜的模擬前端(AFE)通?？捎糜贓CG信號清理和數(shù)字化。AFE包括可消除射頻噪聲的EMI濾波器、具有典型0.5Hz拐點頻率以消除基線波動的高通濾波器、具備典型150Hz拐點頻率以濾除帶外信號的低通濾波器、用于濾除50/60Hz噪聲的陷波濾波器、用于放大信號的低噪聲可編程儀表放大器，以及將信號數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(用于采樣數(shù)據(jù)的后處理)。

圖1:典型的由IoMT連接的心臟監(jiān)測傳感器節(jié)點及相關(guān)信號路徑。

　　AFE的一個關(guān)鍵要求是在整個信號路徑中保持患者的ECG波形特征。這是通過最小化由噪聲和誤差(例如增益誤差、偏移誤差等)造成的影響來實現(xiàn)的。