無線感測技術「貼心」守護心臟健康

作者 : Thomas Søderholm,Nordic Semiconductor

智慧心臟感測器解決方案即將在心臟監測領域發揮作用。透過穿戴式ECG心臟監測儀用於檢測心房顫動,以及其他心律不整的狀況;或是使用電極貼片將感測器固定在病患的胸上,利用可重複使用的電子晶片裝置監測和記錄ECG訊號...

低功率無線技術激發了下一代心臟監測解決方案在心臟疾病診斷和治療方面的應用潛力。這些連網的醫療裝置將為世界各地數百萬計的冠狀動脈疾病、心臟瓣膜疾病和心臟衰竭病患帶來希望。

心臟疾病事關重大

國家級的心臟健康統計資料常常令人感到震驚。例如,根據美國疾病管制暨預防中心(CDC)的資料,在美國,心臟病是導致大多數民族和人種的男女死亡之主要原因(每四例死亡中就有一例)。美國國家公共衛生研究院(NPHI)指出,每36秒鐘就有一人死於心血管疾病。同時,CDC的報告還指出美國每年因為心臟疾病而造成醫療服務、藥物花費和致死造成的生產力損失合計約為2,190億美元。

心臟疾病無法早期預防和快速診治的原因有多種,包括患者在家中難以直接獲得醫療資源,或是早期的疾病跡象難以辨別。這些因素導致心臟疾病的發病率和死亡率居高不下。儘管有著許多心臟病都會出現胸痛、虛弱、不適、噁心和呼吸急促等生理症狀,但更多時候它們會在沒有任何症狀出現的情況下迅速惡化。透過及時治療以阻止病情惡化,已經成為成功救治心臟病患者的關鍵。

遠端即時心臟監測

缺乏潛在的照護系統,使得持續的生理監控成為控制心臟疾病的關鍵。遠端即時健康監測系統可以協助無人照顧的病患、親屬和醫療保健專業人員,以更好的方式管理個人進行中的心臟病況,並立即對心臟疾病發作和緊急情況採取行動。

遠端監測解決方案的核心在於整合了強大而可靠的短距離無線技術,例如低功耗藍牙技術。憑藉著無線連線,可以讓穿戴式智慧心電圖(ECG)等個人保健裝置檢測例如心律不整(不正常的心臟跳動)等等的心臟疾患。除此之外,無論使用者身在何處,當出現不正常心臟現象和危險情況時,透過網路連線及時通知病患及其臨床醫生是極為重要的。同時,穿戴式感測器裝置也可以將重要的心臟健康資料和警示通知利用低功耗無線連線發送到關聯的智慧型手機App。接著,資料就可以中繼傳輸到雲端平台,用於醫院、醫療中心或者在任何地方的筆記型電腦來進行臨床診斷。 

智慧心臟感測器

智慧心臟感測器解決方案即將在心臟監測領域發揮作用,例如挪威醫療技術製造商AppSens所開發的ECG247。該穿戴式ECG心臟監測儀用於檢測心房顫動——最常見的心律不整疾病是中風的常見起因,以及其他心律不整的狀況。ECG247使用一次性電極貼片將感測器固定在病患的胸上,利用可重複使用的電子晶片裝置來監測和記錄ECG訊號。

在運動或活動期間,病患可以自行測試心臟的健康狀況。AppSens的ECG247智慧心臟感測器採用了Nordic nRF52832 SoC以提供低功耗藍牙連線功能,可將病患的ECG資料從穿戴式裝置傳輸到智慧型手機上。然後,病患可以利用配合的App查看測量結果和檢測到心律不整情形。

AppSens平台的特性在於可以讓醫生使用它來篩檢出因存在心律不整或心律不整症狀(例如心悸或心跳加快)而具有更高中風風險的人們。

病患的心律記錄可以自動傳輸和儲存在雲端的安全伺服器上。利用人工智慧(AI)驅動的演算法來分析檢測到的心律不整、當出現「人為干擾」(心律監測中的電干擾)情況下確認或否定心律不整的情形。只需簡單的連續存取記錄的ECG訊號,結合檢測到的病患的心律不整發作狀況,醫療專業人員便能夠快速提供診斷評估。

Nordic實現的處理和功耗特性

在裝置使用Nordic低功耗藍牙無線鏈路連線智慧型手機,以實現安全的低延遲資料傳輸之前,nRF52832 SoC可為ECG247智慧心臟感測器資料執行重要的處理。這個功能強大的SoC元件具有高達64MHz的主頻,附帶具備浮點運算單元(FPU)的32位元Arm Cortex-M4處理器,能支援穿戴式裝置的整合感測器。nRF52832 SoC採用專有演算法,可連續測量和分析病患心臟的電生理活動資料以發現異常狀況的跡象。

針對不允許在關鍵時刻出現故障的無線連線健康監控應用,功耗也是一個關鍵因素。nRF52832具有超低功耗特性,可讓ECG247智慧心臟感測器的CR2032鈕扣電池支援最長14天的連續心率監測操作。

AppSens執行長Tord Ytterdahl表示,RF訊號通常很難在靠近人體安裝的系統中進行傳輸,但Nordic的SoC結合極低的功耗、Arm CPU性能和高無線電靈敏度特性,使穿戴式解決方案(例如ECG247智慧心臟感測器)變得可行。

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