cms导联是什么可穿戴ECG监测——单导联篇

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 #医用级可穿戴设备

#可穿戴单导联ECG监测

临床应用：临床针对单导ECG用于急性冠状动脉综合征诊断

 #医用级可穿戴设备

区别于传统消费级可穿戴电子设备，医用级可穿戴设备是经专业认证、安全可靠的便携式医疗产品，能实时监测健康指标，助力疾病预防与诊疗。

医用级可穿戴设备举例：体温贴、心电贴、血氧监测、连续血糖监测、连续血压监测、可穿戴治疗设备等。

#可穿戴单导联ECG监测

概念：单导联心电图（ECG）监测是一种通过单个电极导联采集心脏电活动信号的技术，具有便携、简便、实时等特点，在心脏疾病筛查、监测及急救场景中应用广泛。

常规十二导联：

心电图12个导联包括6个肢体导联（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF）和6个胸导联（V1~V6）

其中，肢体导联包括标准导联（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和加压肢体导联（aVR、aVL、aVF）。

其中，导联Ⅰ是左臂和右臂之间的压差，导联Ⅱ是左腿和右臂之间的压差，导联Ⅲ是左腿和左臂之间的压差。

其中，加压肢体导联因单极肢体电压太低不易监测，所以方便加压检测。

核心原理：通过放置在人体表面的两个电极（如胸前横摆对撑），采集心脏电活动在体表形成的电位差，转化为电信号并记录为波形。单导联仅反映两个电极之间的电位变化，可体现心率、心律及部分心肌电活动异常（如ST-T改变）。

主要设备：有皮肤粘贴式电极，智能手表，心电卡等如下图所示：

临床应用：

（1）快速心脏疾病筛查与预诊：心律失常筛查，疑似心肌缺血/梗死；

（2）日常健康管理与慢性病监测，居家医疗，主动健康管理，运动健康和高危人群日常监测；

（3）科研与流行病学调查：用于大规模人群心脏健康筛查（如社区体检），或研究特定人群的心电图特征（如运动员、老年人）。

单导联器件优势：

• 便携性与易用性：设备体积小（如穿戴式），操作简单，无需专业医护人员即可完成基础采集（如家庭自测）。

• 实时性与经济性：实时显示波形，成本低于12导联ECG，适合大规模筛查或长期监测。

• 急诊价值：快速识别STEMI等危急情况，为再灌注治疗（如溶栓）提供关键依据。

• 移动场景适配：适用于救护车、户外救援、太空医疗等移动或特殊环境。

单导联器件的局限性：

• 诊断信息有限：无法全面定位心肌缺血部位（如单导联无法区分前壁、下壁梗死），易漏诊孤立性后壁、右室梗死。对NSTE-ACS、小面积心肌缺血的特异性低，需结合临床症状及心肌标志物（如肌钙蛋白）。

• 易受干扰：运动、电极接触不良、皮肤干燥等可导致波形失真（如基线漂移、肌电干扰），影响判读。

• 复杂心律失常判断困难：单导联难以区分某些复杂心律失常（如室性心动过速与室上性心动过速伴差异传导），需12导联ECG或电生理检查。

• 技术标准差异：不同设备的采样频率、滤波算法不同，可能导致结果不一致，需标准化操作。

#可穿戴单导联ECG系统设计

基于AD8233HR监测：

如果基于前述文章的EFR32系列进行相关设计，参考AD8233实例电路设计，还需进一步考虑增加电源及管理、天线匹配网络设计、天线设计等。在实物层面，考虑增加电极片接口用于贴附人体采集信号。

管脚连接层面，由于主控内部自带12-20 bit ADC，同时采样率可满足基本需求，可直接将其OUT输出连接在具有ADC的IO口。

同时，在电极设计层面还需要考虑信号质量和人体安全，例如使用医用级ECG电极，在电路设计中加入保护电路放置静电和过压，以及设计右腿驱动电路以减少共模干扰。在上图中，右腿驱动电路从IN+和IN-引入信号并经RLDFB反馈到RLD，构成简化版的RLD电路。

采样频率：设置采样频率为 250Hz，满足 ECG 信号分析要求 (通常 0.05-120Hz)

信号处理：考虑构建 50Hz 陷波器滤波去除工频干扰、构建低通滤波去除肌电噪声、设计自适应阈值 R 波检测算法、实现心率计算功能。

基于BMD101的ECG监测

上述方案由于BMD101封装好了UART于芯片中，可直接选取合适蓝牙模块进行数据传输即可，例如可选MX-01A蓝牙模块，批量成本低至几块钱。

其核心电路为，BMD101，电源及管理电路，MX-01A。在设计中同样考虑电极片设计与电路板构成一体，后续通过上位机蓝牙可实现设备的控制和数据收取（参考前几篇文章的上位机）。

嵌入式设计指导思想：

抑制工频干扰，工频信号耦合在人体和测量线路中；

抑制呼吸引起的基线漂移；

抑制高频电磁场干扰，考虑设计MR兼容可穿戴ECG设备；

降低电极极化的干扰，皮肤界面电极的极化带来电位差；

抑制肌电的干扰，其频率为20-5000Hz；

主要技术指标：

输入阻抗≥5MΩ，减少信号源内阻的影响，至少十倍的信号源内阻

输入偏置电流<2nA

等效输入噪声<30 μVpp

共模抑制比CMRR：50Hz正弦信号的共模抑制比≥90dB

耐极化电压：±300mV

漏电流<30μA

频带0.05Hz~100Hz

#临床应用：临床针对单导ECG用于急性冠状动脉综合征诊断

急性冠状动脉综合征（Acute Coronary Syndrome, ACS）是一组由急性心肌缺血引起的临床综合征，在单导联心电图（ECG）中，可通过特征性波形改变、动态演变及结合临床症状来进行诊断或预诊。

• 特征性波形改变

ST段抬高型心肌梗死（STEMI）：

特征1：单导联中可见相应导联ST段呈弓背向上型抬高（幅度≥0.1mV，V2-V3导联男性≥0.2mV，女性≥0.15mV），与T波融合形成单向曲线。

特征2：对应导联ST段压低，如前壁STEMI时，下壁导联（Ⅱ、Ⅲ、aVF）可能出现ST段压低，提示镜像改变。

特征3：Q波形成，数小时至数天内，ST段抬高导联可能出现病理性Q波（宽度≥0.04秒，深度≥1/4R波）。

非ST段抬高型急性冠状动脉综合征（NSTE-ACS）

特征1：ST段压低，单导联中ST段呈水平型或下斜型压低（幅度≥0.05mV），常提示心内膜下心肌缺血。

特征2：T波改变，又可分为T波倒置（深度可变，可呈对称性倒置（如“冠状T波”），常见于缺血或梗死早期）和T波高尖（少数情况下，缺血早期可能出现T波高尖（如超急性期改变））。

特征3：无病理性Q波，除非进展为STEMI，否则通常不出现明显Q波。

• 动态演变

• 

超急性期（分-小时）：

STEMI：T波高尖，ST段轻度抬高。

NSTE-ACS：T波高尖或轻度ST段压低。

急性期（小时-天）：

STEMI：ST段明显抬高，T波倒置，开始出现Q波。

NSTE-ACS：ST段持续压低，T波倒置加深。

亚急性期（天-周）：

STEMI：ST段逐渐回落至基线，Q波固定，T波倒置逐渐变浅。

NSTE-ACS：ST段恢复，T波倒置逐渐恢复或持续存在。

慢性期（周-月）：

STEMI：残留病理性Q波，T波恢复正常或持续倒置。

NSTE-ACS：ECG可能恢复正常或遗留T波改变。

• 单导联ECG预诊的注意事项

临床症状

典型症状：胸痛（压榨性、濒死感）、放射至肩背部、伴冷汗、恶心呕吐等。

高危人群：中老年、高血压、糖尿病、高血脂、吸烟史者。

其他干扰因素

非ACS原因导致的ST-T改变：

  良性早期复极：ST段抬高呈凹面向上，常见于年轻人，无动态演变。

  左心室肥厚：ST段压低伴T波倒置，常伴QRS波群电压增高。

  心肌炎、心包炎：ST段抬高呈弥漫性（心包炎常为凹面向上，无对应导联压低）。

  电解质紊乱（如高钾血症）：T波高尖、QT间期缩短。

  药物影响（如洋地黄）：ST段下斜型压低（“鱼钩样”改变）。

单导联局限性：

  单导联无法全面定位梗死部位，可能漏诊（如孤立性后壁、右室梗死）。

  需结合其他导联或多次复查ECG（如15分钟后重复记录）。

• 单导联ECG在ACS预诊中的价值与局限

总结：以上内容是针对单导联ECG在临床应用上，从基础概念介绍、样机设计思路和临床应用的归纳和总结。