如今在5G、物联网等新基建的发展下，智能可穿戴式心电设备在市场上也是各展风采，新型的心电设备运用数字化技术不断提高工作效率，提高临床诊断的准确性。在疫情推动下，心电设备企业也不仅仅是产品的创新，在服务上也在提供智能化整体解决方案，在不同的医疗场景中发挥自己的优势。在这一期的内容中，我们我们将具体展示创新的可穿戴心电设备和它的智能化模式。

一、 可穿戴心电设备的技术原理

随着人口老龄化及城镇化进程的加速，中国城乡居民心血管病患病率呈上升趋势。据统计，心血管病死亡已成为城乡居民总死亡原因的首要因素。实时监测心脏活动对心脏病的早期预防具有重大的意义，但常规心电监护设备具有体积笨重、价格较高、不易于携带的局限性。而智能可穿戴心电设备将心电监护设备与手机终端结合起来，能够持续监测心脏电生理活动，使心电设备进入家庭成为可能。

目前的动态心电监测主要主要通过ECG和PPG两种信号收集技术。在传统的医疗设备中，监测心跳速率和心脏活动是经由测量电生理讯号与心电图 (ECG) 来完成的，需要将电极连接到身体来量测心脏组织中所引发电气活动的信号。此外，随着心跳会有一压力波通过血管进行传递，这个波会稍微改变血管的直径，除了ECG外的另一选择──PPG就是利用这个变化，是一种无需测量生物电信号就能获得心脏功能信息的光学技术。PPG主要用于测量血氧饱和度 (SpO2)，但也可不进行生物电信号测量就提供心脏功能信息。

心电描记法 (Electrocardiography, ECG)是通过生物电来进行检测，利用在人体皮肤表面贴上的电极，可以侦测到心脏的电位传动。心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着无数心肌细胞动作电位变化，这些生物电的变化称为心电，通过捕捉生物电信号再经过数字化处理，转化为经过数字化信号处理后，就能输出准确、详细的心脏健康信息。

(图：ECG心电检测远离）

(图片来源：公开资料）

ECG是医疗级别常用的最准确的测量心率的方法。对于智能穿戴设备来说，配备的传感器可以通过测量心肌收缩的电信号来判断使用者的心率情况，原理和心电图类似，这种方法的准确度相对高。

而PPG指的是光电容积脉搏波描记法（PhotoPlethysmoGraphy），简称PPG，来监测心率。原理是通过智能穿戴设备的绿色LED灯搭配感光光电二极管照射血管一段时间，由于血液是红色的，它可以反射红光吸而收绿光，在心脏跳动时，血液流量增多，绿光的吸收量会随之变大；处于心脏跳动的间隙时血流会减少，吸收的绿光也会随之降低。因此，根据血液的吸光度可测量心率。

具体而言，当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到皮肤肌肉和血液吸收的衰减作用，检测器监测到光的强度将减弱。其中人体的皮肤、骨骼、肉、脂肪等对光的反射是固定值，而毛细血管和动静脉则在心脏的作用下随着脉搏容积不停变大变小。当心脏收缩时，外周血容量最多、光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。

(图：PPG心率检测原理图）

(图片来源：公开资料）

二、可穿戴心电设备的分类

根据佩戴方式的不同，可穿戴心电设备可以分为智能手环式、手持式、贴片式和医疗级多导式。

(一） 智能手环式的心电设备

目前市场上多见的可测心率的智能手环、手表大多都采用PPG技术，内置光学心率监测器，采用PPG技术的明显特征是传感器部位配备了绿色LED灯。这种方式的技术方案已经比较成熟，所以价格也相对较低。不过这种测量方法也存在一些缺点，比如耗电快，影响智能穿戴设备续航，同时也容易受环境光或皮肤表面的干扰，造成心率数据的误差。此类产品大多数在精准度方面只能作为日常数据的追踪，不能满足医疗级别的要求。

 而现在，很多主打健康的高端智能手表也都同时配备了 ECG 功能，将ECG和PPG两种技术相结合，能够进行更为准确的监测和显示。其中苹果、华为、OPPO这些以移动设备为主的公司都已在该领域布局并获得相关医疗审批。

（二）手持式心电设备

即不使用粘贴电极片，常用的是模拟胸导联和双手导联，满足用户进行快速心电检测的需求，此类设备需要用户手持或接触方能测量，在用户体验上仅能满足短时测量的场景，无法进行长时监测。

（三）贴片式心电设备

贴片式心电设备只有创可贴大小，通过两个专用电极从人体胸口皮肤上的两点采集点位信号，送入信号调理电路进行滤波，放大等处理后得到符合要求的模拟心电信号。

(图片来源：公开资料）

（四）医疗级可穿戴心电设备

在导联数>7的情况下，可穿戴心电仪诊断结果可以媲美医院心电图机（YY1139-2013标准中规定：心电诊断设备，至少需要具备7导联），多导（导联数>7）心电设备能比较完整的记录反应心脏动态，可以诊断出绝大多数心律失常和部分心肌缺血、心肌梗死，相比于单导产品只能诊断少数心律失常，多导（导联数>7）心电扩大了心律失常的诊出率的同时，还将冠心病及高危人群（高血脂、糖尿病等患者）纳入用户群，大大扩增了产品的适用场景和范围，同时也跳出单导联的专业场景应用的局限性，更容易获取医院和医生的认可，便于医生准确的把握病情，给出有针对性的解决方案相。

三、可穿戴心电设备的智能化趋势

现在的可穿戴心电设备不仅仅式设备本身，还会结合智能化的综合解决方案，给到患者提供更好的使用体验和赋能服务，同时通过可穿戴的心电设备也能够帮助加速分级诊疗的推动，方便院外心脏术后的患者管理，在众多医疗场景中，可穿戴心电设备也在不断发挥它的优势。

（一）心电设备+AI算法+医疗服务，提供智能整体解决方案：

为了让原本复杂的心电产品走入家庭，心电设备不仅要绘制出波形，同时还有算法研发团队做自动分析软件，从而能够为用户提示心电结果，并使得监测结果简单易懂。软件将采集的心电信息传送至后台，通过AI算法实现心电信息反馈，分析后再反馈回用户。患者可以在手机APP上看到分析报告，可以通过移动设备或PC端软件将数据报告导出为PDF格式。

通过在云服务器上搭建云平台，数据可存储于云端，医者、患者或用户可查阅、保存、生成历史数据报告。患者或用户检测结束后，其手机终端APP（用户版）依用户需要选择性上传测量数据、建立个人健康档案。签约的当地或国内多家医疗团队医师可以通过手机APP（医师版）或其他方式（如网页后台等软件程序）实时接收用户咨询请求，判读用户测量结果以及回复问题。

(图片来源：公开资料）

智能手表就是主要通过移动设备搭载算法，可以直接在检测后分析波形是否正常，也有云服务器支持。用户可以实现云存储、下载、记录、同步，也可以发送数据给第三方平台或私人医师进行判读等等。

（二）加速分级诊疗，辅助院外管理

通过可穿戴心电设备，有监测需求的用户可以在家中进行较长时间的心电监测，居家实时监测采集到的信息可以通过系统自动传输到医院的远程心电网络系统，一旦发现有心脏异常状况，医院后端数据监测人员将会及时通知患者来院接受进一步的检查和治疗，这对于心脏疾病手术后需要监测的患者来说尤其适用。理想的情况为：用户自动上传监测数据至云端，基层医生进行用户交流产生电子病历，三级医院接受电子病历后为患者提供合理的就医建议，通过大数据平台进行辅助诊断。

（三）多场景应用，提高医疗效率

除了更好的进行心脏疾病的长期管理，可穿戴心电监测设备在诊前筛查、院前急救和术后康复方面，都可以发挥重要的作用。

院内筛查：主要用于心血管疾病的初筛、非心脏疾病的手术评估、健康体检筛查等。目前国内一些大型医院，已经配备“可穿戴心电自助快速筛查设备”，医生开具申请单后，用户可以通过自助式可穿戴心电监测设备采集并上传数据，几分钟后即可前往自助打印机打印报告，提高了院内心电筛查的效率。

院前急救：主要在120急救车上使用。患者发生心肌梗死等紧急情况时，患者家属或120急救人员均可自助快速完成心电检查，并在患者来院的路上就将心电图资料第一时间传输到医院的远程心电网络系统，接诊医生看到后即可判断患者的病情并做好抢救准备，患者来院后可以立即进行抢救，提高了急救效率。

术后康复：术后对患者进行长时间心电监测以及及时发现心电异常变化对心血管疾病的防止有重要意义。可穿戴心电设备可用于居家监测采集心电图，早发现、早诊断、早干预。同时在科学运动处方指导下的心脏康复与心脏预防将大大降低患病率及复发率。

互联网医疗、新技术的产业蓬勃发展，医疗级、精准度高的心电设备必然是大势所趋当然，但即使是医疗级的可穿戴设备也不可能颠覆医疗，医疗的核心还是医院和医生，智能可穿戴设备更多是帮助医生做一些辅助治疗的事，也可以帮助医务人员节省时间和精力，患者行动自由度也更高。在心电设备+AI算法+医疗服务的智能化解决方案上，如何搭建一个适用性强、用户体验好的服务平台，从而找到对自己最有利的商业模式，也是各大厂商需要考虑的核心问题之一，相信未来可穿戴心电设备还会有更多可能。