[發明專利]基于云的穿戴式心電監測及診斷系統

在審

• 申請號: 201710695681.1
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107456226A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 李濰;謝雨婷;朱松盛;李建清
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/0432
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及有一種基于云的穿戴式心電監測及診斷系統，屬于醫療電子設備技術領域。

背景技術

心血管疾病是全球范圍內非傳播性疾病死亡的主因，已經成為危害人類生命和健康的“頭號殺手”。《中國心血管病報告2015》指出，2014年中國心血管病死亡率仍居疾病死亡構成的首位，其中農村為44.6％，城市為42.51％。由于心血管病具有隱蔽性、突發性和不可預見性的特點，對老人等亞健康人群的心臟狀況進行長時程實時監測，捕捉心律失常的心電圖，對于心血管疾病的診斷與預警十分重要。

心電信號是反應心臟節律性活動的生物電信號，是臨床上重要的生理參數。心臟的每一個心動周期由起搏點、心房和心室的相繼興奮組成，每一個周期都伴隨著生物電的變化，在體表連接電極對這些生物電進行測量從而得到心電信號，再利用心電圖儀對心電信號進行描繪就得到心電圖。心電圖診斷已成為心血管病的重要檢測、診斷手段之一，在臨床得到廣泛應用。

隨著醫學和電子技術的發展，心電圖的測量儀器已由床邊心電監護發展到動態心電監護，但很多醫用和家用醫療設備體積大、線路復雜，無法攜帶和實現長時間監護。而市場上常見的穿戴式設備測量參數單一，且精度不高，不能反映使用者的身體狀態。現有的穿戴式心電監測設備多采用干性電極和非標準導聯。干性電極在舒適性上雖然有優勢，但也存在如接觸阻抗大、信號鏈路參數變化大、匹配困難等問題；非標準導聯在穿戴式測量場景中是否能很好的描述真實的情況，與標準導聯之間是否有映射關系，以及非標準導聯的電極放置和使用條件都需要進行進一步研究。

目前關于心電圖智能診斷的研究主要集中在心拍分類方面，因為其對于心律失常的診斷具有指導意義。為了實現心電信號中異常心拍的檢測，機器學習是目前常用的方法。隨著關注和預防心血管疾病的人群數量不斷增加，樣本的數量會非常龐大。其次，由于穿戴式心電監測裝置一般用于長時間監護，得到的數據容量較大。另外，應對大規模數據的機器學習方法在普通電腦或設備上無法保證數據分析和心電診斷的實時性。而云服務器方便進行資源管理，不僅能夠方便的擴充空間存儲數據，還能夠動態調配計算資源，保證計算速度。

發明內容

本發明為解決現有技術中存在的問題，提出一種基于云的穿戴式心電監測及診斷系統，改善穿戴式非標準心電導聯，使系統不僅能夠實時監測、采集較高質量的心電信號，而且能夠在移動終端實現用戶心電信號的實時顯示、存儲、上傳及下載，以及利用云服務器存儲大規模心電數據及建立基于心拍分類的診斷模型，實現一定程度上的智能診斷，同時，醫療機構、政府部門以及用戶親屬能夠通過網站對相關數據進行訪問和查詢。

技術方案：一種基于云的穿戴式心電監測及診斷系統，包括穿戴式心電監測設備、用于接收心電數據并進行實時顯示和存儲的移動終端、用來存儲所有用戶的穿戴式心電數據并提供診斷服務的云服務器和用于供用戶進行數據查詢的遠程終端；所述穿戴式心電監測設備通過藍牙將采集到的心電數據實時發送至移動終端，所述移動終端通過無線與云服務器進行數據交互，所述遠程終端可以向云服務器發送查詢請求；所述云服務器內設有心電診斷模型，可以根據用戶指令返回指定心電數據的心拍分類結果。

進一步的，所述移動終端包括客戶端界面，該客戶端界面包括坐標網格圖和功能按鍵，所述坐標網格圖用來實時顯示波形并同步存儲，所述功能按鍵用來控制移動終端是否從心電監測設備接收數據及向云服務器上傳、下載心電數據或心電診斷結果。

進一步的，所述心電監測設備包括穿戴衣、心電電極、導線、用于對接收到的心電信號進行放大濾波的心電信號模擬前端芯片、用于接收所述心電信號模擬前端芯片的信號并對該信號進行模數轉換和帶通濾波的微控制器、用于實現心電監測設備和移動終端之間數據傳輸的藍牙模塊和電源模塊，所述心電電極設置在穿戴衣的內側，該穿戴衣上還設有心電節點接口，心電電極通過導線與心電節點接口相連，所述心電節點接口與心電信號模擬前端芯片的輸入引腳相連。

進一步的，所述心電信號模擬前端芯片、微控制器、低功耗藍牙模塊和電源模塊容置在心電節點容納盒內，該心電節點容納盒外部設置有暗扣的凸起部分，該暗扣的凸起部分與心電信號模擬前端芯片的輸入引腳相連，該暗扣的凹下部分設置在心電節點接口上。

進一步的，所述心電節點容納盒側部設有撥動型電源開關。

進一步的，所述心電電極數量和位置根據心臟電學模型得到反映心臟搏動有效信息的位置確定，該心臟電學模型基于體表電位標測結果結合心臟-軀干物理模型與FitzHugh-Nagumo數學模型得到。

本發明的有益效果是：本發明與現有技術相比：