劉鳴 張林 余秀明

專家講座

建立遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)的意義（一）

劉鳴 張林 余秀明

心電監(jiān)測(cè)； 遠(yuǎn)程會(huì)診； 心律失常； 工程技術(shù)； 設(shè)備

1 前言

在信息時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展日新月異，這些發(fā)展也逐漸衍生到了醫(yī)療行業(yè)。世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）關(guān)于“電子醫(yī)療”（e-Health）概念的闡述，即在衛(wèi)生保健領(lǐng)域使用信息和通信技術(shù)，其中包括遠(yuǎn)程醫(yī)療，即利用信息和通信技術(shù)，向偏遠(yuǎn)地區(qū)傳遞衛(wèi)生保健服務(wù)。20世紀(jì)末遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)在全球范圍內(nèi)推廣，引起公眾的廣泛注意并吸引了大量資金的投入[1]。

2 心血管病的發(fā)展情況

2015年WHO的報(bào)告顯示，心血管病是全球的頭號(hào)死因。據(jù)2014年《中國(guó)心血管病報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)心血管病死亡占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，每5例死亡者中就有2例死于心血管病。因此，預(yù)防和控制心血管相關(guān)疾病將是目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

心血管病中急性心肌缺血或嚴(yán)重的心律失常事件更值得關(guān)注。許多患者是在發(fā)病前1到2周有“先兆表現(xiàn)”。雖然有不少患者到醫(yī)院就診，但因發(fā)病時(shí)間短，到醫(yī)院時(shí)往往沒有癥狀或癥狀已經(jīng)消失。如果能在早期捕捉及檢測(cè)到心電數(shù)據(jù)并及時(shí)就診，將會(huì)降低心血管疾病發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

目前醫(yī)院門診常用的心律失常無(wú)創(chuàng)檢查方法仍是心電圖和24小時(shí)動(dòng)態(tài)心電圖（Holter）。但因心律失常常有突發(fā)突止、持續(xù)時(shí)間短、發(fā)作無(wú)規(guī)律等特點(diǎn)，在某一時(shí)刻進(jìn)行的心電圖往往難以捕捉到陣發(fā)性心律失常的圖形。Holter雖能夠記錄24～48小時(shí)的心電信息，提高心律失常檢出率，但如果在佩戴時(shí)沒有出現(xiàn)亞臨床癥狀或臨床事件，試驗(yàn)的結(jié)果就有不確定性；且它不能長(zhǎng)期佩戴，屬于回顧性分析，實(shí)時(shí)性差[2,3]。

可見，僅通過(guò)醫(yī)院的常規(guī)心電檢查、發(fā)病入院后的監(jiān)護(hù)等還遠(yuǎn)不能滿足心臟病患者的監(jiān)護(hù)需求，必須重視對(duì)心血管疾病的早期診斷和長(zhǎng)期監(jiān)護(hù)。

此外，隨著植入式心臟電子設(shè)備的發(fā)展和使用人群的擴(kuò)增，設(shè)備安裝術(shù)后的隨訪成為日益重要的醫(yī)療任務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2007年，美國(guó)約有1 000 000例進(jìn)行心臟電子設(shè)備植入的患者，每年需要進(jìn)行至少4 000 000次的隨訪[4,5]。植入心臟電子設(shè)備的患者隨訪標(biāo)準(zhǔn)是在植入后1個(gè)月和3個(gè)月分別隨訪一次，此后每3～6個(gè)月隨訪一次[5]。這種隨訪方式加重了臨床醫(yī)生的工作任務(wù)，也增加了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[6]。

在植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器（implantable cardioverter defibrillator，ICD）的傳統(tǒng)隨訪中，隨訪日程的安排也會(huì)根據(jù)不同的設(shè)備、醫(yī)生的傾向性和資源的可利用性而有所差異，而遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以彌補(bǔ)這些差異。同時(shí)，在既往的傳統(tǒng)隨訪中，患者在非隨訪時(shí)間的數(shù)據(jù)記錄是空白的，而這些時(shí)間占據(jù)了大部分比例；且考慮到患者的依從性和醫(yī)生的工作強(qiáng)度，也不宜進(jìn)行過(guò)于頻繁的隨訪。遠(yuǎn)程心臟監(jiān)測(cè)可以將這大片空白時(shí)間的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，以此更準(zhǔn)確評(píng)估患者的發(fā)病率/死亡率，也為電子設(shè)備的改進(jìn)提供了數(shù)據(jù)支持[7]。

3 遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展

對(duì)于發(fā)展中國(guó)家而言，最重要的遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用是遠(yuǎn)程咨詢，包括專家遠(yuǎn)程會(huì)診和運(yùn)用遠(yuǎn)程診斷技術(shù)為偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者實(shí)施專業(yè)化的醫(yī)療服務(wù)。遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)可以成為不同地區(qū)的專家進(jìn)行臨床病例討論的通信系統(tǒng)。它實(shí)現(xiàn)了醫(yī)生之間的實(shí)時(shí)交流，并能儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)送信息。同時(shí)，該系統(tǒng)的成本較低，并使用低帶寬網(wǎng)絡(luò)，使它成為發(fā)展中國(guó)家最常用的遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用[1,8]。

越來(lái)越多的大型醫(yī)院通過(guò)構(gòu)建心電圖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，把分散在醫(yī)院各科室的心電圖機(jī)、動(dòng)態(tài)心電分析儀，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷分析系統(tǒng)的心電信號(hào)整合到醫(yī)院信息化管理中，實(shí)現(xiàn)心電圖檢查流程化、自動(dòng)化，心電圖診斷報(bào)告集中儲(chǔ)存和隨時(shí)調(diào)閱，并基于此技術(shù)來(lái)搭建心電信息診斷平臺(tái)。除了門診、病房的心電資料，還可以接收社區(qū)、患者家庭等不同地方傳輸過(guò)來(lái)的心電圖，集中診斷，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院心電圖數(shù)字化存儲(chǔ)和信息化共享，進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療。遠(yuǎn)程醫(yī)療的快速發(fā)展，也體現(xiàn)了快速、及時(shí)治療患者這一臨床基本原則。

已有研究表明，臨床上應(yīng)用動(dòng)態(tài)血壓與動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測(cè)妊娠期高血壓疾病，應(yīng)用動(dòng)態(tài)心電圖進(jìn)行起搏器隨訪，都比常規(guī)的檢查有更高的異常檢出率，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。把這些檢查項(xiàng)目也應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)療，能進(jìn)一步提高對(duì)心律失常、心肌缺血的檢出率，也可對(duì)患者的血壓進(jìn)行系統(tǒng)全面的監(jiān)控，為臨床醫(yī)生的用藥方案提供支持依據(jù)[9,10]。

近年來(lái)，國(guó)家頒布了越來(lái)越多的與遠(yuǎn)程醫(yī)療相關(guān)的法律法規(guī)。2012年1月30日衛(wèi)生部文件指出：城鄉(xiāng)衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)是基層衛(wèi)生服務(wù)網(wǎng)絡(luò)重要組成部分，在農(nóng)村居民基本公共衛(wèi)生服務(wù)中發(fā)揮著主體作用，其衛(wèi)生資源合理配置和有效暢通直接影響農(nóng)村衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展[11]。2014年8月29日國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委發(fā)布了《國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委關(guān)于推進(jìn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)的意見》，這有利于規(guī)范遠(yuǎn)程心臟監(jiān)護(hù)技術(shù)對(duì)慢性病患者的管理，優(yōu)化醫(yī)療資源配置，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下流，提高醫(yī)療服務(wù)能力和水平，進(jìn)一步貫徹落實(shí)《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的意見》的精神[12]。

綜上所述，遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建與發(fā)展，是順應(yīng)信息社會(huì)、電子醫(yī)療、優(yōu)化醫(yī)療資源的發(fā)展趨勢(shì)，可以對(duì)與心電圖異常有關(guān)的疾病進(jìn)行早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和早期治療，并對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行分析，比較其益處和風(fēng)險(xiǎn)，將資源放在最有效的治療方案上，提高醫(yī)療的有效性，使患者有效地使用醫(yī)療費(fèi)用，獲得最佳轉(zhuǎn)歸[13]。

4 遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)是應(yīng)用現(xiàn)代傳輸技術(shù)將心電圖儀器記錄到的心電信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)叫碾娫\斷中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并將結(jié)果回傳患者和主管醫(yī)生，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者心電異常并在需要時(shí)聯(lián)系后續(xù)救治[13]。隨著不同時(shí)代的科技發(fā)展水平，遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展也呈現(xiàn)出不同面貌：電話傳輸心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（tanstelephonic electrocardiographic monitoring，TTM）→基于個(gè)人電腦的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)→基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)→無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)→便攜式心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

4.1 電話傳輸心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 電話傳輸心電圖系統(tǒng)是集診斷、心臟急救、指導(dǎo)治療和心臟保健為一體的新型監(jiān)護(hù)方式。它是以微機(jī)為基礎(chǔ)的心電傳輸、接收和心電數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，通過(guò)電話傳輸心電信息和計(jì)算機(jī)處理實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的心電監(jiān)護(hù)?；颊邞?yīng)用記錄/發(fā)射器可隨時(shí)隨地通過(guò)電話向監(jiān)測(cè)中心傳輸心電信息，醫(yī)生根據(jù)心電改變和患者訴說(shuō)的病情，向患者提供診斷及治療意見[14]。TTM在1971年首次用于起搏器的遠(yuǎn)程隨訪，它可以評(píng)估起搏器的電池狀態(tài)和分析感知、起搏功能，同時(shí)可以進(jìn)行短暫的心率記錄。自20世紀(jì)70年代起，TTM成為起搏器隨訪的標(biāo)準(zhǔn)配置[15]。

1973年，Peter等報(bào)道了用TTM觀察急性心肌梗死后心律失常、永久性起搏器植入術(shù)后與診斷不明的陣發(fā)性心悸患者，認(rèn)為TTM有助于檢測(cè)出急性心肌梗死后出院患者的異位室性激動(dòng)，發(fā)現(xiàn)惡性心律失常和起搏器功能異常，并為陣發(fā)性心悸及暈厥患者提供診斷依據(jù)。近年來(lái)關(guān)于這些方面的報(bào)道日益增多，此項(xiàng)技術(shù)已成為20世紀(jì)末家庭心臟監(jiān)護(hù)的重要手段之一[14]。

4.2 基于個(gè)人電腦的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 隨著電腦的普及和發(fā)展，研究人員研發(fā)出以個(gè)人電腦為平臺(tái)，將患者的心電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)導(dǎo)入電腦，再借助心電數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析、通訊、儲(chǔ)存乃至初步診斷的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[16]。

該系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡捕捉患者的心電信號(hào)并顯示在監(jiān)護(hù)器上。此系統(tǒng)使用三個(gè)電極作為檢測(cè)心電信號(hào)的感受器，兩個(gè)感受器分別放置在左右手腕，第三個(gè)感受器，也就是參考電極，放置在腳踝處。心電圖監(jiān)護(hù)器的圖形用戶界面是通過(guò)Lab－VIEW軟件模塊設(shè)計(jì)的，醫(yī)生可以由此監(jiān)測(cè)信號(hào)波形。另外，數(shù)字化的心電數(shù)據(jù)可以保存為文本文檔的格式，方便以后的提取和展示。該系統(tǒng)還將異常心搏的顯示可視化。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和成熟，近期，基于個(gè)人電腦的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開始使用Visual Basic 6.0在時(shí)域和頻域進(jìn)行心率變異性的分析[17]。

雖然基于個(gè)人電腦的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展日益完善，具有較高的時(shí)效性和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析功能，但也存在一些問(wèn)題。該系統(tǒng)無(wú)法隨時(shí)隨地進(jìn)行心臟監(jiān)控，且大量心電信號(hào)的分析需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，個(gè)人電腦需要較高的成本投入[16]。

4.3 基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 雖然既往TTM、基于個(gè)人電腦的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在心臟監(jiān)護(hù)方面的應(yīng)用價(jià)值得到一定認(rèn)可，但隨著互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這些系統(tǒng)逐漸顯露出一定的弊端。

2009年，Crossley等[15]在發(fā)表的文章中，針對(duì)基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（試驗(yàn)組）和傳統(tǒng)電話傳輸心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（對(duì)照組），就起搏器隨訪的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了一項(xiàng)多中心的前瞻性、隨機(jī)化研究。研究結(jié)果表明，在（375±140）天的隨訪中，試驗(yàn)組的早期臨床事件（包括會(huì)增加卒中、心衰風(fēng)險(xiǎn)的事件，反映起搏功能的事件和電池狀態(tài)的事件）的發(fā)生比對(duì)照組多，兩組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01，見圖1）。且前者首次報(bào)告臨床事件的平均時(shí)間比電話傳輸系統(tǒng)早（5.7個(gè)月比7.7個(gè)月），檢出率也更高（66%比2%）。

該研究指出電話傳輸系統(tǒng)還存在以下一些方面的缺陷：①需要后勤管理人員進(jìn)行電話安排；②該系統(tǒng)依附于心電圖描記設(shè)備；③老年患者普遍存在一定程度的聽力和視力障礙，不利于服從醫(yī)生的電話指令。更重要的是，因?yàn)樵撓到y(tǒng)的描圖功能過(guò)于簡(jiǎn)單，只能進(jìn)行短暫的心率記錄，且數(shù)據(jù)采集頻率低，醫(yī)生不能及時(shí)介入治療。

與TTM相比，基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以將起搏器系統(tǒng)的各類信息儲(chǔ)存在記憶裝置里，這些信息將被傳送到一個(gè)中心服務(wù)器，患者和家屬可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)看到這些信息；該系統(tǒng)可以早期、及時(shí)報(bào)告臨床事件，在一定程度上減少臨床工作的負(fù)擔(dān)，把精力集中于異常事件的報(bào)告和設(shè)備檢查；也減少了患者到診室隨訪的次數(shù)和時(shí)間。

4.4 無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ICD的遠(yuǎn)程隨訪發(fā)展至今，已經(jīng)有自動(dòng)進(jìn)行無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的功能，可以在患者沒有察覺的情況下，將患者除顫儀中記錄的數(shù)據(jù)（包括設(shè)備常規(guī)檢測(cè)和發(fā)生臨床事件時(shí)的數(shù)據(jù)）傳輸?shù)郊彝ケO(jiān)護(hù)器和中心服務(wù)器。

植入除顫儀的患者發(fā)生房顫、房撲的風(fēng)險(xiǎn)更高，因而發(fā)生血栓栓塞和充血性心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)也更高[18-20]。既往在沒有無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)的情況下，房速/房顫只能通過(guò)定期診室隨訪，或因有相關(guān)癥狀出現(xiàn)、血栓栓塞、心衰惡化導(dǎo)致的非預(yù)約性就診來(lái)發(fā)現(xiàn)。

Crossley等[6]進(jìn)行了一項(xiàng)多中心、前瞻性的隨機(jī)化研究，納入了136個(gè)臨床機(jī)構(gòu)中1997例植入ICD或CRT-D的患者進(jìn)行了15個(gè)月的隨訪。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，醫(yī)生的平均臨床決策時(shí)間（從臨床事件發(fā)生到醫(yī)生做出決策之間的時(shí)間）從傳統(tǒng)隨訪組的22天減少到無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)組的4.6天（P<0.01，圖2），且無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)極大程度地促進(jìn)了對(duì)房速/房顫的發(fā)現(xiàn)和報(bào)告，這方面的臨床決策時(shí)間從24天減少至3天?；颊咂骄≡簳r(shí)間從4天減少至 3.3天（P=0.002，圖 3）。

但是，帶有自動(dòng)報(bào)警功能的無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)了有觸發(fā)警報(bào)但沒有傳輸數(shù)據(jù)的情況，分析可能有以下原因：①家庭監(jiān)護(hù)器沒有啟動(dòng)；②患者遠(yuǎn)離了家庭監(jiān)護(hù)器覆蓋的工作范圍；③家庭監(jiān)護(hù)器沒有接通電路；④家庭監(jiān)護(hù)器沒有連接電話線?？梢?，即使是無(wú)線傳輸系統(tǒng)，也存在一定的技術(shù)限制[6]，不能隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程的心電監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸，因此不受時(shí)空限制的便攜式心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢(shì)。

4.5 便攜式心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng) Kara等[21]研發(fā)了一種小型心電圖監(jiān)護(hù)儀，帶有圖形LCD屏和心音圖系統(tǒng)，醫(yī)生可以在進(jìn)行心電圖檢查的同時(shí)進(jìn)行心音聽診，為患者提供了實(shí)時(shí)了解自身狀況的機(jī)會(huì)。該儀器使用的是Microsoft Visual C++的程序語(yǔ)言。此外，還有一些便攜式的心電圖監(jiān)測(cè)儀帶有USB的存儲(chǔ)功能，能夠經(jīng)由4個(gè)電極通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)的放置收集心電圖信號(hào)并進(jìn)行存儲(chǔ)，然后在個(gè)人電腦上進(jìn)行后續(xù)的加工處理?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)開發(fā)出集采集心電信號(hào)、藍(lán)牙功能和LabVIEW軟件模塊于一體的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀，心電信號(hào)采集后可用于心率、心率變異性和心電圖波形的分析。然而，這類設(shè)備都是基于Microsoft Windows的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，需要支付昂貴的版權(quán)費(fèi)用。

近年，Tan等[17]開發(fā)出便攜式 Linux 12導(dǎo)聯(lián)心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（圖4），與上述系統(tǒng)相比，它可以：①讓患者進(jìn)行無(wú)時(shí)空限制的自我健康狀況的監(jiān)測(cè)；②通過(guò)嵌入式Linux平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離會(huì)診；③能夠在任何地方安裝（例如辦公室、家里、衛(wèi)生保健中心和救護(hù)車）；④重要特征——與既往的微軟操作系統(tǒng)相比，可以免權(quán)限地升級(jí)軟件（低成本性）；⑤有抵御干擾的隔離電路。

（本文圖片后插一）

（未完待續(xù)）

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The significance of remote ECG monitoring system platform（Part 1）

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遠(yuǎn)程心電網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建立的研究（項(xiàng)目編號(hào)：WG14D01）

430022 湖北省武漢市，武漢亞洲心臟病醫(yī)院心肺功能檢測(cè)中心

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A

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2016-05-11）