一种具备自动分析和实时信息分享功能的远程心电图监测系统实现方法

摘要

本发明公开了一种具备自动分析和实时信息分享功能的远程心电图监测系统实现方法，S1、动态心电自动分析设备采集心电信号和运动传感器信号并进行实时分析；S2、动态心电自动分析设备将分析结果通过低功耗蓝牙通信模块进行无线传输；S3、用户监护端接收数据，并进行本地实时处理后传送到远程监护端；S4、远程监护端将接收到的信息送交长程指标实时分析处理和预警模块，将处理结果提交至信息分享模块；S5、信息分享模块对接收到信息，按照预先设定的分享范围和分享机制进行实时分享。本发明的有益效果是：最大程度的减少无线传输的数据，减少了人为干预，实现了高度自动化的分析，提高了严重事件的实时预测与预警能力。

说明书

技术领域

本发明涉及心电监测技术领域，具体涉及一种具备自动分析和实时信息分享功能的远程心电图监测系统实现方法。

背景技术

心血管疾病是当今危害人类健康的主要疾病之一，是人类健康的“头号杀手”。根据国家卫生部门《中国心血管病报告2013》的最新权威统计，我国目前心脑血管疾病患者已经高达2.9亿，2013年因为心血管疾病死亡人数已经突破350万人（相当于我国每10秒钟1人死于心血管病），2014年住院治疗达到3000万人次以上，猝死更是达到54.5万人，院外存活率非常低。由此可见心脑血管疾病对我国公众健康和经济发展具有很大的危害性，对人的生命造成比较大的危害。

心电图是反映心脏兴奋的电活动过程，它对心脏基本功能及其病理研究方面，具有重要的参考价值。利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化图形，可以分析与鉴别各种心律失常；也可以反映心肌受损的程度和发展过程和心房、心室的功能结构情况，在指导心脏手术进行及指示必要的药物处理上有参考价值。因而心电图检查是目前临床上诊断心血管疾病的重要方法，具有无创、简单易用、低成本的特点而被医生在临床上广泛使用，与血糖、血压一起被列为心脑血管疾病监测和诊断的最重要三个指标。

心血管疾病严重威胁着人类的生命健康，给社会和家庭造成巨大的经济负担。而心血管事件发生的隐匿性、突然性、变化快、死亡率高，常常使患者不能得到及时救治，特别是广大院外患者处于监测“真空”，从而不能及时获得诊治。心电远程监护在院外监测方面的良好应用，可进行长时间心电图实时监测，心电异常报警和心电信号远距离传输，克服了常规心电图和动态心电图对“一过性”、“偶发性”异常心电信号难以捕捉的不足。心电远程监护已进展到通过智能手机和移动互联网相“融合”的阶段，便于患者使用，随时可通过手机将心电图发送到医疗中心监测，由专业心血管专家对心电信号进行分析，并将分析结果以手机短消息或其它形式发回到受检者手机屏幕，及时告知患者，以及通知有关方面抢救处理，为院外医疗保健提供有利便捷工具。

通过远程心电监护，可实时监测发现各种心律失常，对及时发现、救治心脑血管疾病患者，降低患者的死亡率和致残率具有重要的意义。

市场上的监护仪主要分为两大类，一类是以电脑为核心的监护仪，体积大，不便于携带，患者需到医院接受检测；另一类是以单片机为核心的监护仪，便于携带，但是缺乏网络通信功能。随着智能手机和移动互联网技术的快速发展，近几年市场上出现了体积更小、功耗更小的远程心电采集模块，配合智能手机和移动互联网技术实现心电远程监护。其系统功能框图如图1所示（对比专利：一种远程心电监护系统CN104305989A）。

这种远程心电监护系统实现方式具体描述如下：

1)心电信号采集设备包括数据采集模块、导线连接检测模块、处理模块和传输模块，心电信号采集端通过导线与人体连接采集心电信号，并对采集到的信号进行放大、滤波、模数转化，然后通过蓝牙无线传输模块传输给用户监护端。

2)智能手机监护功能包括传输模块、存储模块和处理器模块、GPS定位模块、人机交互模块和报警模块，实现对心电信号的接收、处理、存储、分析和显示，并通过网络将心电信号和分析结果传送给远程监护端；发现心电异常时，实现报警功能，将患者的心电分析结果以短信方式发送给患者亲情号，并与远程监护端电话联系；进行定位，为医院和患者家属提供患者的位置信息；

3)远程监护端包括传输模块、存储模块和人机交互模块，实现对心电信号的分析、诊断和开处方操作，并将诊断结果和医嘱建议以短信方式发送给用户监护端。

但是，上述方法实现的远程心电监测存在如下的缺点：

1.心电采集模块负责进行数据的采集，需要与人的身体直接相连，带来的最大问题是必须具有很好的穿戴感，体积小、重量轻，对佩戴者的日常生活不产生影响。考虑到采样频率的要求（>250HZ，甚至高达上千Hz）以及数模转换的样本精度要求（最低12bit的样本精度，最高可实现24bit），再加上无线传输开销，导致无线数据流量比较高，因此目前的无线传输方案中普遍采用传统蓝牙2.0协议进行传输。而传统蓝牙2.0的主要缺点为体积大、功耗高，而且互操作性不好，因此对心电采集模块的电量和功率消耗具有比较高的要求：心电采集模块耗电大导致可持续工作的时间缩短，达不到长时间使用和监测的效果；或者为达到长时间工作的需求，被迫采用大容量电池，则增加了心电采集模块的体积和重量，带来使用的不便。总之，心电采集模块具备体积小、可穿戴感强、能长时间工作的特点是患者坚持长期使用的首要考虑，而目前流行的心电采集模块还无法完全达到这种需求（有线方式供电和传输数据不具备很好的穿戴性）。此外，在这种方式下，由于手机承担数据传输的中转功能，需要与心电采集模块无线连接获取数据，然后对数据进行部分处理分析，并将数据通过无线方式上传到远程心电监测中心，这些无线传输都会严重消耗手机的电量，对远程心电监测服务长时间使用造成实际的限制。

2.在信息的分享机制和互动方面存在严重的缺陷：

a)在实际情况中一旦病人出现心脑血管疾病事件的时候，极有可能会直接导致丧失行动能力、陷入昏迷甚至心脏停止跳动的状况，病人根本无法在手机上进行短消息的操作，也无法拨通电话联系其他人进行急救和帮助。

b)医疗界普遍认为心脑血管疾病事件的急救存在“黄金10分钟”的最佳救援时机，每多一分钟，急救成功率降低约10%，10～12分钟以后，生还希望渺茫(大部分因大脑缺氧而造成脑死亡)。而目前我国的120急救系统是被动接警模式，实际上造成我国脑血管疾病事件急救中院外存活率是仅5%左右。而病人出现紧急状况时，对其帮助最大的，就是离其身边最近的家人、社区和养老院工作人员等，尤其是老年人。因此，通过远程心电中心并不能有效解决急救的实际问题——这恰恰是心脑血管疾病病人最需要的功能。

3.生理情况下，运动时为满足肌肉组织需氧量的增加，心率相应加快，心排出量相应增加，而必然伴有心肌耗氧量的增加，冠状动脉血流量增加。当冠状动脉发生病变而狭窄到一定程度时，病人在静息状态下可以不发生心肌缺血，但当运动负荷增加伴随心肌耗氧量增加时，冠状动脉血流量不能相应增加，即引起心肌缺氧，心电图上可出现异常改变。心肌耗氧量与心率快慢、心室大小、室壁张力、室内压力增加速度及心室射血时间有关。传统方法上，为揭示已减少或相对固定的冠状动脉血流量，通过运动或其它方法给心脏以负荷，增加心肌耗氧量，诱发心肌缺血，以便辅助临床对心肌缺血作出诊断，这就是心电图运动试验（又称运动负荷试验），它是目前诊断冠心病最常用的一种辅助手段。这种通过运动增加心脏负荷而诱发心肌缺血，从而出现缺血性心电图改变的试验方法，叫心电图运动试验。常用踏车及活动平板运动试验。后者的优点是运动中便可观察心电图和血压的变化，运动量可按预计目标逐步增加。运动试验对缺血性心脏病有重要的应用价值。运动负荷试验测试的缺点在于需要到医院进行专门的检测，而一个患者或潜在患者（例如老年人）日常面临剧烈运动的几率非常小，更需要的是在日常生活中根据活动中进行心电活动监测，确保日常活动安全即可。然而，传统的远程心电监测只注重对心电信号本身的监测，而通常不会对活动或运动的状况同时进行监测，缺乏对日常活动状况与心电信号之间的监测和关联分析，因此缺乏便捷的对日常活动给心脑血管病人带来的安全影响的评估。

4.上述方式主要的分析功能集中在远程心电监控中心进行，对远程心电监控中心的专业人员的经验、知识和人员数量等依赖程度非常高。目前我国医疗行业中医疗资源的不平衡的现状下，医生（尤其是有丰富经验的好医生）作为最宝贵的医疗资源，是非常稀缺的，这点从“看病难”的矛盾就可以推断。而大量的心电图识别工作，需要消耗掉专业人员很多的时间，因此无论医生数量的资源稀缺性，还是为识别和分析心电图而消耗大量时间的人员经验和知识专业性，都对这种方式产生严重的瓶颈制约，在实际中很难对患者大面积推广和提供高质量的服务。

实际上，近年来医疗技术和科学技术（尤其是纳米芯片技术、计算机自动化技术和云计算技术）的不断进步与发展，使得最新的科技前沿能够显示以下几点：

1.医学技术的研究和发展认为心脑血管疾病具有可预测、可预防的特点。医学界普遍共识是心脑血管疾病事件在发生前一段时间，具有明显的心电指标特征变化，而这些特征可以用来预测心脑血管疾病事件的发生。多项长期的研究表明了相当数量的心脏病患者可能会以猝死作为首发表现，猝死者在死前数周内有症状者高达60%以上，甚至不少患者也曾前往医院诊治。但因症状短暂，患者就诊时症状已消失，缺乏有症状时的客观心电图证据而被忽视。如果能够及时的捕捉到这些心电变化特征，预测其发生的风险，那么是可以及时采取措施对心脑血管疾病时间的发生进行预防的。

2.随着科技的进步与发展，尤其是计算机自动分析技术的发展，利用计算机自动分析技术实现心电图的自动分析已经成为现实，并且趋于成熟，正在进入医疗机构使用。对心电图的计算机自动分析，可以克服专业人员数量不足、以及经验和知识欠缺的缺点和限制，大幅度提高分析效率，促进广泛使用。

3.科技进步使得低功耗成为现实：

a)纳米芯片技术的进步，使得电子器件在功耗方面得到很大的改善，并使得采用纳米技术的电子元器件功能更强、功耗更低、体积更小；

b)最新的蓝牙4.0标准中，BLE（低功耗蓝牙）采用无线突发传输技术，使得BLE模块体积更小、功耗大幅降低，且互操作性更好；但其缺点在于支持的传输速率比较传统方式有所下降。

基于以上的技术，可以实现一个低功耗、可穿戴便于长时间工作，能自动进行分析并告警从而减少人工干预的远程心电图监测系统，以提高实用性和实效性来帮助广大患者预测、预防、和管理相关疾病，并避免危险和守护生命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具备自动分析和实时信息分享功能的远程心电图监测系统实现方法，解决现有心电监测设备需要人工干预、不便于使用、功耗大的问题。

本发明的通过下述技术方案实现：

一种具备自动分析和实时信息分享功能的远程心电图监测系统实现方法，包括以下步骤：

S1、动态心电自动分析设备采集心电信号和运动传感器信号并进行实时分析，包括R-R间期分析、心电信号异常事件分析与标注、人体活动姿态分析中的一项或多项，并进行相关的统计和记录存储；R-R间期分析包含了实时心率分析和HRV分析。

S2、动态心电自动分析设备将分析结果通过低功耗蓝牙通信模块进行无线传输。

S3、用户监护端接收动态心电自动分析设备通过低功耗蓝牙通信模块传来的数据，然后：

S31、对接收到的心电数据进行短程指标与实时告警分析处理，将处理后的信息连同接收到的数据通过有线或无线网络传送到远程监护端；同时将用户监护端的实时分析和告警信息提交用户监护端的人机交互模块；

S32、对接收到的人体活动数据进行分析处理，将处理后的信息连同接收到的数据通过有线或无线网络传送到远程监护端；同时将手机监护端的实时分析和告警信息提交用户监护端的人机交互模块。

S4、远程监护端将接收到的信息送交长程指标实时分析处理和预警模块，长程指标实时分析处理和预警模块对历史信息和最新的信息综合进行分析处理，预测长程的变化趋势和病程发展的风险指数，得到长程分析指标和预测告警信息；将接收到的用户监护端发送来的数据和长程指标实时分析处理和预警模块的处理结果进行存储，将接收到的用户监护端处理后的数据和长程指标实时分析处理和预警模块的处理结果提交至信息分享模块；

该步骤中，所述的远程监护端将接收到的人体活动数据信息送交长程指标实时分析处理和预警模块，长程指标实时分析处理和预警模块对历史信息和最新的信息综合进行分析处理，预测长程的变化趋势和病程发展的风险指数，得到长程分析指标和预测告警信息的分析过程包括：

a)根据使用者活动姿态的分析，按照活动姿态类型统计出使用者每日中每种活动的时长，进而计算出对应的能量消耗；完成对使用者每日实际的能量消耗统计和分析，并提交用户监护端的人机交互模块进行显示，以便提醒使用者用于改善日常活动和控制体重的变化；

b)根据使用者活动姿态分析，对使用者日常各种活动姿态以及时长进行统计分析，可以用于改善使用者的健康，例如久坐提醒以防止腰肩僵硬；对活动姿态的变化进行分析，可以判定使用者是否存在摔倒的情况，进而产生摔倒告警；

c)根据使用者活动姿态分析，并结合使用者的心电信号变化情况，对使用者在日常活动中的心脏运动负荷进行分析，更能反映心脏的日常健康状况。

S5、远程监护端的信息分享模块对接收到的各类信息，按照预先设定的分享范围和分享机制，通过通信模块推送相关信息到各类用户监控端进行实时分享；所述的各类用户监控端包括家人和朋友用户监控端、授权的养老管理机构用户监控端、社区管理机构用户监控端、以及医疗机构和医疗人员用户监控端中的一个或多个。

还包括：远程监护端的信息分享模块将其接收到的数据发送到具有医疗功能的用户端监护模块，专业人员进行处理后，将处理结果反馈到远程监护端，远程监护端将该数据传递到用户监护端。

S6、用户监护端的人机界面模块对接收到的本地短程指标分析和本地实时告警结果、以及远程监护端推送的相关信息进行显示以及告警触发。

本发明通过在动态心电自动分析设备上实现心电数据的实时分析，提高了所采集数据的实时处理能力，从而实现了对使用者的实时监测和告警，同时大幅度降低无线传输的数据量和所需电量，实现了超低功耗，有利于设备的长时间续航使用，提高了使用者的异常心电事件检出率

所述的步骤S1、动态心电自动分析设备采集心电信号并进行实时分析的分析类型包括：

a)心电波形分析：依据心电信号，对心电图的波形进行参数提取和分析，具体为R-R间期、P波、QRS波、T波的参数提取和分析，

b)根据波形的参数，对心率失常事件进行分析、标注和按类别的相关统计；

c)实时心率：依据ECG（electrocardiogram，心电图）的波形参数，计算得到实时心率；

d)心律变异性(HRV)分析，分析不同心跳之间时间间隔的大小及变化规律，即逐次心跳心动周期之间生物节律的时间变异数。对HRV心电信号分析，进一步划分为短程指标（5分钟分析一次）和长程指标（24小时分析一次）的分析。短程指标注重猝死预防和短期危险预测，长程指标注重长期的渐变发展趋势。

心律是指心脏跳动的生物节律性。心律变异性是指不同心跳节奏时间间隔的变化，其分析主要是不同心跳之间时间间隔的大小及变化规律，即逐次心跳心动周期之间生物节律的时间变异数。HRV实质上是反映神经体液因素对窦房结的调节作用，也就是反映自主神经系统的活性及其平衡协调关系。交感神经系统可使心跳加快、瞳孔放大、肠胃蠕动变慢、排汗增加、和肌肉更有力，以应付紧急状况；副交感神经系统则使心跳变慢、瞳孔缩小、肠胃蠕动加快、排汗减少、和肌肉放松，并让人体呈放松状态；两者相互拮抗保持平衡驱动整个心脏的跳动。HRV分析具有长程指标和短程指标两种类型：HRV长程指标与许多疾病的病理机制有关，特别是用于判定心血管疾病患者(如冠心病、心肌梗死、心功能不全)自主神经功能、评估病情、糖尿病并发症病程风险发展和预后以及指导治疗等各个方面；HRV短程指标对于短期预测心脑血管疾病事件的发生风险具有明显的指针效应，可以利用其进行风险预测。

进一步的，所述的步骤S1中动态心电自动分析设备采集心电信号并进行实时分析，判断波形异常事件的步骤包括：

1)数字滤波，

2)R波判定，

3)P,QRS,T波分析，

4)ECG参数计算，

5)心率失常事件判定，

6)心律变异性分析，

其中数字滤波包括：

a)原始数据进行带通滤波，五阶差分、绝对值、滑窗平均获得滤波数据Yqrs；

b)原始数据进行1Hz低通滤波获得滤波数据Ya，；

c)原始数据进行60Hz低通滤波获得滤波数据Yb；

d)将数据Yb五阶差分滤波获得滤波数据Yd；

e)原始数据进行五阶差分获得滤波数据Yder；

f)原始数据进行40Hz低通滤波获得滤波数据Yf2；

g)将数据Yf2进行五阶差分获得滤波数据Yf。

进一步的，所述的心率失常事件包括早搏、停搏、心动过速、房颤房扑、室颤室扑、T波交替、ST段抬高等异常事件中的一项或多项。

进一步的，所述的步骤S1还包括动态心电自动分析设备对运动传感器的检测数据进行分析，确定患者的活动姿态的步骤。从而动态心电自动分析设备将步骤S1得到的心电分析结果和活动姿态分析结果通过低功耗蓝牙通信模块进行数据信息传输。优选的，通过运动传感器的检测数据，将患者的活动姿态归纳为静躺、静坐、轻微活动、中度活动和剧烈活动五种姿态。利用集成在设备中的运动传感器，能够分析和判断使用者的不同活动姿态，进而支持在日常生活中对使用者的动态心率-活动状态进行更准确的分析判定，支持使用者对日常活动耗能计算以改善体重。

所述的本地实时处理包括短程指标分析。

实现上述方法的系统，包括动态心电自动分析设备、用户监护端和远程监护端，动态心电自动分析设备包括：

采集单元，用于采集心电的模拟信号，并进行放大以后采样转化为数字信号；

运动传感器，用于检测患者的活动姿态信号；

低功耗蓝牙模块，用于通信传输数据，由于自动分析算法在设备上实现，可以最大限度的降低需要传输数据量，因此采用最新的蓝牙低功耗技术（BLE）负责无线数据传输，以便降低设备功耗并延长工作时间，同时也降低设备的体积；

处理器单元，用于：

从采集单元读取采样数据，进行相关运算和实时分析，包括滤波、波形参数提取、计算和分析、各种心率失常事件的判断等；

HRV心率变异性分析；

各种心脑血管异常事件的信息存储和统计功能；

运动传感器数据的读取和分析计算，转化为活动姿态，即五种活动姿态中的一种；

对事件的原始数据和相关计算结果进行存储，以及对储存的数据进行数据读取；

控制低功耗蓝牙通信模块，将相关数据通过低功耗蓝牙通信模块进行数据信息传输；

还包括电源管理模块，用于电源的管理，以及控制电池向采集单元、低功耗蓝牙模块和处理器单元供电。电池可以采用一次性纽扣电池，或者可充电电池；

采集单元、运动传感器、低功耗蓝牙模块和存储单元分别与处理器单元电连接，电源管理模块分别连接采集单元、低功耗蓝牙模块和处理器单元，进行供电和电源管理。

所述的采集单元支持1通道（1-ch），3通道（3-ch）或更多的通道的心电图，并具有高隔离阻抗。

所述的采集单元配合外围电路，支持电极脱落检测。

所述的采集单元支持250Hz~8KHz的采样频率，采样频率可调。

所述的用户监护端为安装在智能手机、平板电脑或PC电脑等硬件上的用户监护端软件，智能手机、平板电脑和PC电脑等硬件提供通信、显示、输入输出的硬件设备以及相应的底层操作系统软件，所述的用户监护端软件包括通信模块、存储模块、人机界面模块、分析处理模块、告警模块和管理模块。

通信模块将接收到的事件信息送到相关的模块进行处理、存储、分析和显示的具体操作为：通信模块将接收到的事件信息送到分析处理模块进行分析处理，通信模块将接收到的事件信息送到存储模块进行存储，通信模块将接收到的事件信息送到人机界面模块进行显示。用户监护端的通信模块与云计算平台的通信模块进行双向的信息交互和通信。

存储模块负责相关信息在用户端设备上的存储读写管理，所述的相关信息包括心电异常事件、短程指标、心电数据、人体活动数据中的一项或多项。

人机界面模块负责各种人机交互信息的输入、输出、显示等方面的处理；它还负责调用智能手机等相应硬件设备的操作系统接口，以便获取用户的位置信息；

告警模块负责对本地事件做出告警判断（这里做出的告警判断主要针对紧急的告警事件和短程数据告警事件），同时还需要接收云端推送的告警信息，分别产生不同类型的告警提醒信息，提醒患者采取有效的预防措施，从而避免危及生命。

管理模块负责用户的管理功能，包括用户个人相关的信息、自身健康信息实时分享的范围和授权、所关心的人列表管理等等。

所述的远程监护端包括通信模块、长程指标实时分析处理和预警模块、历史数据库和存储模块、信息分享模块和消息推送模块。

通信模块：负责与用户监护端的双向信息交互和通信处理，以及与医疗机构的医疗信息系统进行信息交互和通信。

长程指标实时分析处理和预警模块：主要是对历史信息和最新的信息综合进行分析处理，预测长程的变化趋势和病程发展的风险指数，其分析结果将提交通信模块送用户监护端告警模块进行处理，并提交存储模块存储。

历史数据库和存储模块：主要包括用于存储历史信息的数据库，以及执行存储管理的存储模块。

信息分享模块：信息分享模块将使用者最新的分析结果和当前状态、告警等信息实时分享到用户手机端管理模块设定的分享列表中，使其它的人实时得知使用者的状况，以便关注和及时提供急救帮助；对使用者来讲，信息分享也接收他所关心的人的实时信息。

消息推送模块：信息分享模块确定了分享数据和分享对象，需要具体的消息推送模块完成实际的消息推送。

所述的远程监护端还可包括具有医疗功能的用户端监护模块：该功能模块主要用于医疗专业人员的使用，以及提供和医疗信息系统的对接接口。通过该功能模块可以读取相关的个人健康数据信息，供医疗机构和医生进行进一步诊断分析使用。该模块具备双向的信息交互，在提供信息的同时，可以接受和记录来自医生的建议、意见、医嘱、处方等信息，并提交给通信模块，反馈到用户，形成服务的远程闭环。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的设备具有超低功耗，可穿戴的显著优点，最大程度的减少无线传输的数据，提高了分析设备和用户手机的工作续航能力，进而方便长时间使用。实用性和舒适性的提高将有利于异常心电图的检测率。

2、本方法将原来依靠采集单元采集数据、需要建设远程分析中心并依靠人工远程识别分析的模式，改进为将采集单元和分析单元合并在设备上实现，从而提高了分析的效率，改进了分析模式，减少了人为干预（不需要远程分析中心），实现了高度自动化的分析，进而提高严重事件的实时预测与预警能力，满足急救的实时性需求；针对异常事件单独提取的心电图数据，同样可以传递给医务人员进行分析，既满足了专业医护人员的分析需求，也满足了普通患者的使用需求，使得自我监测成为现实，既提高了其生命安全防范，又可以有效的缓解医疗资源配置不平衡的矛盾。

3、本发明在分析方法上，除了传统的心电图波形分析以外，还具备以下的两个独特优点：

a)本发明引入了独特的HRV心律变异性分析功能，使得心电数据的分析更加全面和及时。心率变异性不但是短期死亡风险的一个独立预测指标，也是各种糖尿病心血管并发症的病程分析指标之一，其引入不但提高了实时的短期风险预测与预警能力，能有效降低心脑血管疾病突发引发的生命危险（例如预测和预防猝死），同时也可以通过心率变异性的长期指标，对各种糖尿病并发症进行长期的风险预测和病程发展控制，以便改善治疗方案。

b)在进行心电指标的分析时，也同时利用运动传感器对活动状态进行分析判断。心电信号，例如心率，与活动状态相结合，可以进行实时心率-活动状态的变化关系分析，不但能够对静息状态下的心脑血管健康进行监测分析，更能够反应人体在各种不同运动状态下的动态心电变化，进而查找出潜在的隐患。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有便携式心电监测仪结构示意图。

图2为本发明动态心电监测仪的结构示意图。

图3为本发明的交互流程图。

图4为本发明动态心电自动分析设备的结构示意图。

图5为本发明用户监护端的结构示意图。

图6为本发明远程监护端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图2、图3所示，一种具备自动分析和实时信息分享功能的远程心电图监测系统实现方法，包括以下步骤：

S1、动态心电自动分析设备采集心电信号和运动传感器信号并进行实时分析，包括R-R间期分析、心电信号异常事件分析与标注、人体活动姿态分析中的一项或多项，并进行相关的统计和记录存储；

S2、动态心电自动分析设备将分析结果通过低功耗蓝牙通信模块进行无线传输；

S3、用户监护端接收动态心电自动分析设备通过低功耗蓝牙通信模块传来的数据，然后：

S31、对接收到的心电数据进行短程指标与实时告警分析处理，将处理后的信息连同接收到的数据通过有线或无线网络传送到远程监护端；同时将用户监护端的实时分析和告警信息提交用户监护端的人机交互模块；

S32、对接收到的人体活动数据进行分析处理，将处理后的信息连同接收到的数据通过有线或无线网络传送到远程监护端；同时将手机监护端的实时分析和告警信息提交用户监护端的人机交互模块；

S4、远程监护端将接收到的信息送交长程指标实时分析处理和预警模块，长程指标实时分析处理和预警模块对历史信息和最新的信息综合进行分析处理，预测长程的变化趋势和病程发展的风险指数，得到长程分析指标和预测告警信息；将接收到的用户监护端发送来的数据和长程指标实时分析处理和预警模块的处理结果进行存储，将接收到的用户监护端处理后的数据和长程指标实时分析处理和预警模块的处理结果提交至信息分享模块；

该步骤中，所述的远程监护端将接收到的人体活动数据信息送交长程指标实时分析处理和预警模块，长程指标实时分析处理和预警模块对历史信息和最新的信息综合进行分析处理，预测长程的变化趋势和病程发展的风险指数，得到长程分析指标和预测告警信息的分析过程包括：

a)根据使用者活动姿态的分析，按照活动姿态类型统计出使用者每日中每种活动的时长，进而计算出对应的能量消耗；完成对使用者每日实际的能量消耗统计和分析，并提交用户监护端的人机交互模块进行显示，以便提醒使用者用于改善日常活动和控制体重的变化；

b)根据使用者活动姿态分析，对使用者日常各种活动姿态以及时长进行统计分析，可以用于改善使用者的健康，例如久坐提醒以防止腰肩僵硬；对活动姿态的变化进行分析，可以判定使用者是否存在摔倒的情况，进而产生摔倒告警；

c)根据使用者活动姿态分析，并结合使用者的心电信号变化情况，对使用者在日常活动中的心脏运动负荷进行分析，更能反映心脏的日常健康状况。

S5、远程监护端的信息分享模块对接收到的各类信息，按照预先设定的分享范围和分享机制，通过通信模块推送相关信息到各类用户监控端进行实时分享；所述的各类用户监控端包括家人和朋友用户监控端、授权的养老管理机构用户监控端、社区管理机构用户监控端、以及医疗机构和医疗人员用户监控端中的一个或多个。

还包括：远程监护端的信息分享模块将其接收到的数据发送到具有医疗功能的用户端监护模块，专业人员进行处理后，将处理结果反馈到远程监护端，远程监护端将该数据传递到用户监护端。

S6、用户监护端的人机界面模块对接收到的本地短程指标分析和本地实时告警结果、以及远程监护端推送的相关信息进行显示以及告警触发。

所述的步骤S1、动态心电自动分析设备采集心电信号并进行实时分析的分析类型包括：

a)心电波形分析：依据心电信号，对心电图的波形进行参数提取和分析，具体为R-R间期、P波、QRS波、T波的参数提取和分析，

b)根据波形的参数，对心率失常事件进行分析、标注和按类别的相关统计；

c)实时心率：依据ECG（electrocardiogram，心电图）的波形参数，计算得到实时心率；

d)心律变异性(HRV)分析，分析不同心跳之间时间间隔的大小及变化规律，即逐次心跳心动周期之间生物节律的时间变异数。

进一步的，所述的步骤S1中动态心电自动分析设备采集心电信号并进行实时分析，判断波形异常事件的步骤包括：

1)数字滤波，

2)R波判定，

3)P,QRS,T波分析，

4)ECG参数计算，

5)心率失常事件判定，

6)心律变异性分析，

其中数字滤波包括：

a)原始数据进行带通滤波，五阶差分、绝对值、滑窗平均获得滤波数据Yqrs；

b)原始数据进行1Hz低通滤波获得滤波数据Ya，；

c)原始数据进行60Hz低通滤波获得滤波数据Yb；

d)将数据Yb五阶差分滤波获得滤波数据Yd；

e)原始数据进行五阶差分获得滤波数据Yder；

f)原始数据进行40Hz低通滤波获得滤波数据Yf2；

g)将数据Yf2进行五阶差分获得滤波数据Yf。

进一步的，所述的心率失常事件包括早搏、停搏、心动过速、房颤房扑、室颤室扑、T波交替、ST段抬高等异常事件中的一项或多项。

进一步的，所述的步骤S1还包括动态心电自动分析设备对运动传感器的检测数据进行分析，确定患者的活动姿态的步骤。从而动态心电自动分析设备将步骤S1得到的心电分析结果和活动姿态分析结果通过低功耗蓝牙通信模块进行数据信息传输。优选的，通过运动传感器的检测数据，将患者的活动姿态归纳为静躺、静坐、轻微活动、中度活动和剧烈活动五种姿态。

所述的本地实时处理包括短程指标分析。

实现上述方法的系统，包括动态心电自动分析设备、用户监护端和远程监护端，如图4所示，动态心电自动分析设备包括：

采集单元，用于采集心电的模拟信号，并进行放大以后采样转化为数字信号；

运动传感器，用于检测患者的活动姿态信号；

低功耗蓝牙模块，用于通信传输数据，由于自动分析算法在设备上实现，可以最大限度的降低需要传输数据量，因此采用最新的蓝牙低功耗技术（BLE）负责无线数据传输，以便降低设备功耗并延长工作时间，同时也降低设备的体积；

处理器单元，用于：

从采集单元读取采样数据，进行相关运算和实时分析，包括滤波、波形参数提取、计算和分析、各种心率失常事件的判断等；

HRV心率变异性分析；

各种心脑血管异常事件的信息存储和统计功能；

运动传感器数据的读取和分析计算，转化为活动姿态，即五种活动姿态中的一种；

对事件的原始数据和相关计算结果进行存储，以及对储存的数据进行数据读取；

控制低功耗蓝牙通信模块，将相关数据通过低功耗蓝牙通信模块进行数据信息传输；

还包括电源管理模块，用于电源的管理，以及控制电池向采集单元、低功耗蓝牙模块和处理器单元供电。电池可以采用一次性纽扣电池，或者可充电电池；

采集单元、运动传感器、低功耗蓝牙模块和存储单元分别与处理器单元电连接，电源管理模块分别连接采集单元、低功耗蓝牙模块和处理器单元，进行供电和电源管理。

所述的采集单元支持1通道（1-ch），3通道（3-ch）或更多的通道的心电图，并具有高隔离阻抗。

所述的采集单元配合外围电路，支持电极脱落检测。

所述的采集单元支持250Hz~8KHz的采样频率，采样频率可调。

所述的用户监护端为安装在智能手机、平板电脑或PC电脑等硬件上的用户监护端软件，智能手机、平板电脑和PC电脑等硬件提供通信、显示、输入输出的硬件设备以及相应的底层操作系统软件，如图5所示，所述的用户监护端软件包括通信模块、存储模块、人机界面模块、分析处理模块、告警模块和管理模块。

通信模块将接收到的事件信息送到相关的模块进行处理、存储、分析和显示的具体操作为：通信模块将接收到的事件信息送到分析处理模块进行分析处理，通信模块将接收到的事件信息送到存储模块进行存储，通信模块将接收到的事件信息送到人机界面模块进行显示。用户监护端的通信模块与云计算平台的通信模块进行双向的信息交互和通信。

存储模块负责相关信息在用户端设备上的存储读写管理，所述的相关信息包括心电异常事件、短程指标、心电数据、人体活动数据中的一项或多项。

人机界面模块负责各种人机交互信息的输入、输出、显示等方面的处理；它还负责调用智能手机等相应硬件设备的操作系统接口，以便获取用户的位置信息。

告警模块负责对本地事件做出告警判断（这里做出的告警判断主要针对紧急的告警事件和短程数据告警事件），同时还需要接收云端推送的告警信息，分别产生不同类型的告警提醒信息，提醒患者采取有效的预防措施，从而避免危及生命。

管理模块负责用户的管理功能，包括用户个人相关的信息、自身健康信息实时分享的范围和授权、所关心的人列表管理等等。

用户监护端包括使用动态心电自动分析设备的用户所携带的用户监护端A和不使用动态心电自动分析设备的用户所携带的用户监护端B，用户监护端B主要用于从远程监护端接收其所关注的对象，即使用动态心电自动分析设备的患者，的健康信息、状态信息和告警信息，以便对所关注的对象进行关怀和提供帮助。这样的用户包括：使用动态心电自动分析设备的患者授权的家人和朋友、授权的养老管理机构、社区管理机构等。优选的，医疗机构和医疗人员也具备相应的用户监护端B，其主要功能为：读取对象的健康信息、状态信息和告警信息，进行医疗诊断的分析和利用，并医疗机构和医疗人员使用的用户监护端B具备由用户监护端链接到医疗功能模块的功能，使用医疗功能模块。

如图6所示，所述的远程监护端包括通信模块、长程指标实时分析处理和预警模块、历史数据库和存储模块、信息分享模块和消息推送模块。

通信模块：负责与用户监护端的双向信息交互和通信处理，以及与医疗机构的医疗信息系统进行信息交互和通信。

长程指标实时分析处理和预警模块：主要是对历史信息和最新的信息综合进行分析处理，预测长程的变化趋势和病程发展的风险指数，其分析结果将提交通信模块送用户监护端告警模块进行处理，并提交存储模块存储。

历史数据库和存储模块：主要包括用于存储历史信息的数据库，以及执行存储管理的存储模块。

信息分享模块：信息分享模块将使用者最新的分析结果和当前状态、告警等信息实时分享到用户手机端管理模块设定的分享列表中，使其它的人实时得知使用者的状况，以便关注和及时提供急救帮助；对使用者来讲，信息分享也接收他所关心的人的实时信息。

消息推送模块：信息分享模块确定了分享数据和分享对象，需要具体的消息推送模块完成实际的消息推送。

所述的远程监护端还可包括具有医疗功能的用户端监护模块：该功能模块主要用于医疗专业人员的使用，以及提供和医疗信息系统的对接接口。通过该功能模块可以读取相关的个人健康数据信息，供医疗机构和医生进行进一步诊断分析使用。该模块具备双向的信息交互，在提供信息的同时，可以接受和记录来自医生的建议、意见、医嘱、处方等信息，并提交给通信模块，反馈到用户，形成服务的远程闭环。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。