邁瑞先進心電監(jiān)護算法

葉文宇 孫澤輝 何先梁 深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司 （深圳 518057）

0.序

心電監(jiān)護可間接反映心臟的基本生理狀態(tài)，現(xiàn)已成為醫(yī)院科室最常用的監(jiān)護項目。從之前僅有的簡單心率計算，到目前普遍的心律失常分析、ST分析、起搏病人監(jiān)護，甚至將來更為普及的心率變異性(Heart Rate Viability，HRV)、QT/QTc、T波電交替（T-wave Alternans，TWA）等，越來越復(fù)雜、強大的心電監(jiān)護功能將在監(jiān)護儀上實現(xiàn)，為醫(yī)生的診斷分析帶來更大的幫助。

邁瑞公司心電監(jiān)護經(jīng)過多年的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新，所研發(fā)出高性能的心電監(jiān)護算法，不僅功能強大，性能優(yōu)越，且在客戶端擁有很高的評價和支持。

1.基本功能

邁瑞心電監(jiān)護算法基本功能包括：心律失常分析及報警、實時心率計算、ST分析、心搏快速檢測，以及起搏病人智能檢測與報警提示。

2.技術(shù)特色

2.1 心律失常分析及報警

心律失常分析及報警作為心電監(jiān)護最主要的功能，其表現(xiàn)充分地反映了心電監(jiān)護的性能。邁瑞心電監(jiān)護采用了多項先進的檢測技術(shù)提升心電監(jiān)護的性能，這些技術(shù)的應(yīng)用為邁瑞心電監(jiān)護在臨床的應(yīng)用提供了更好的體驗。

(1)起搏信號抑制技術(shù)

起搏信號抑制技術(shù)不僅可抑制起搏脈沖，而且可有效地抑制起搏過沖，從而避免起搏信號引起的QRS波誤檢，為起搏病人提供可靠的心電監(jiān)護。圖1所示的雙腔起搏病人心電信號，如果起搏信號未能有效抑制，則可能會導(dǎo)致起搏信號被錯誤地識別為QRS波，輸出錯誤的心率。

(2)多導(dǎo)同步分析技術(shù)

多導(dǎo)同步分析技術(shù)集成了導(dǎo)聯(lián)智能優(yōu)選技術(shù)和多導(dǎo)綜合決策機制，其中導(dǎo)聯(lián)智能優(yōu)選技術(shù)用于多導(dǎo)聯(lián)信號質(zhì)量判斷，多導(dǎo)綜合決策機制用于多導(dǎo)聯(lián)檢測結(jié)果決策。與單導(dǎo)分析技術(shù)相比，多導(dǎo)同步分析技術(shù)擁有更多的信息，因此可以明顯提升QRS波檢測和QRS波分類（正常QRS波和室性早搏（Premature Ventricular Contraction,PVC）的分辨的準確性，也更加符合臨床使用的實際情況，從而有效地提高心電監(jiān)護的性能。如圖2和圖3所示，多導(dǎo)同步分析技術(shù)可以獲得明顯優(yōu)于常規(guī)的單導(dǎo)分析技術(shù)的性能。

圖1.起搏脈沖抑制效果示意圖

圖2.多導(dǎo)同步分析技術(shù)優(yōu)勢（部分導(dǎo)聯(lián)信號受擾）

圖3.多導(dǎo)同步分析技術(shù)優(yōu)勢（部分導(dǎo)聯(lián)信號PVC特征不明顯）

(3)全局/局部噪聲聯(lián)合分析技術(shù)

邁瑞心電監(jiān)護算法采用專用的噪聲檢測子算法針對不同噪聲類型，建立相應(yīng)的噪聲檢測和處理機制，提高噪聲信號識別率，然后依據(jù)全局/局部噪聲聯(lián)合分析技術(shù)（Global and Local Noise Combination，GLNC），將噪聲檢測的結(jié)果協(xié)助用于QRS波檢測和分類，有效地提升心電監(jiān)護算法的抗干擾性能。

(4)雙重匹配分類技術(shù)

邁瑞心電監(jiān)護算法采用獨特的雙重匹配技術(shù)（模板匹配和主體形態(tài)匹配）對QRS波分類，模板匹配根據(jù)所建立的全面的QRS波模板解決未受干擾的QRS波的分類；主體形態(tài)匹配結(jié)合GLNC技術(shù)解決受擾的QRS波的分類。雙重匹配分類技術(shù)可有效提高邁瑞心電監(jiān)護算法對QRS波的分類性能，有效抑制干擾導(dǎo)致的誤分類、誤報警。

(5)高性能室顫檢測算法

室顫（Ventricular Fibrillation，Vf）在臨床中具有重要意義，但由于波形的特殊性，常規(guī)心電監(jiān)護算法較容易誤識別或者漏識別。邁瑞心電監(jiān)護采用高性能、模塊化的室顫檢測算法進行專門的室顫檢測，確保檢測的準確性和實時性；經(jīng)過大量的臨床數(shù)據(jù)庫評測和臨床驗證表明，室顫檢測算法具有極高的準確性，可為醫(yī)生的診斷提供幫助，從而有效地保障患者的安全。

(6)開放的心律失常閾值設(shè)置

邁瑞心電監(jiān)護算法提供開放的心律失常閾值設(shè)置功能，滿足不同患者、不同科室的需求，從而更靈活、更有效地滿足臨床需要，滿足用戶的個性化需求。

(7)多樣化的心律失常報警類型

邁瑞心電監(jiān)護算法目前可提供超過22種心律失常報警類型，且新的心律失常報警類型在今后還將陸續(xù)加入。為更好管理多樣化的心律失常報警類型，算法內(nèi)置智能心律失常報警引擎，用于優(yōu)化心律失常報警的輸出方式。同時，也支持用戶關(guān)閉不感興趣的心律失常報警類型，而此時內(nèi)置的智能心律失常報警引擎將會對剩余的心律失常報警類型進行優(yōu)化處理。

2.2 實時心率計算

心率計算作為心電監(jiān)護最基本的功能之一，邁瑞心電監(jiān)護依靠高性能的多導(dǎo)同步分析技術(shù)使得心率計算具有很好的準確性、穩(wěn)定性和實時性。尤其，針對小兒和新生兒患者容易出現(xiàn)的高大T波現(xiàn)象，邁瑞心電監(jiān)護算法采用獨創(chuàng)的“T波三重識別”機制對T波進行準確的識別和抑制，可有效準確地反映患者實際的心率，更好地解決臨床中各監(jiān)護儀廠商常面臨的高大T波導(dǎo)致心率偏高或者翻倍的問題。

2.3 ST分析

ST分析算法可實時檢測所有有效導(dǎo)聯(lián)的ST偏移值，同時如有需要，可以通過同步輸出的各個導(dǎo)聯(lián)的ST模板信息直觀地調(diào)節(jié)ISO點和ST點的位置。ST偏移值的輸出可為醫(yī)生的診斷提供直接的數(shù)據(jù)支持。

2.4 心搏快速檢測

心搏快速檢測結(jié)果主要用于以下三個方面：產(chǎn)生心搏音、產(chǎn)生除顫同步信號、作為按需起搏的參考信號，其中后兩項主要協(xié)助用于除顫監(jiān)護儀。邁瑞心電監(jiān)護中的心搏快速檢測算法根據(jù)信號的斜率、幅度等特征，采用自適應(yīng)的方法調(diào)整QRS波的檢測斜率閾值，可有效快速地定位QRS波的波峰位置。

2.5 起搏病人智能檢測及報警提示

臨床上，對于起搏病人的監(jiān)護需要特別關(guān)注。邁瑞心電監(jiān)護采用精確的起搏病人智能檢測技術(shù)，依據(jù)硬件和軟件的檢測結(jié)果結(jié)合起搏信號特征信息給予客戶準確的提示，這樣可有效減少客戶忘記設(shè)置起搏開關(guān)所導(dǎo)致的錯誤分析和監(jiān)護。該技術(shù)作為邁瑞心電監(jiān)護獨有的特色，在客戶端擁有很好的評價。

3.性能

心電監(jiān)護算法性能通?？梢园凑諊H標準《ANSI/AAMI EC57:1998/(R)2003 Testing and reporting performance results of cardiac rhythm and ST-segment measurement algorithms》要求評測。下表所示為邁瑞心電監(jiān)護算法的EC57評測結(jié)果與其他廠商公布的評測結(jié)果對比情況。

說明：QRS Se：QRS波檢測敏感度；QRS +P：QRS波檢測陽性預(yù)測度；PVC Se：PVC檢測敏感度； PVC +P：PVC檢測陽性預(yù)測度；PVC FPR：PVC檢測假陽率。

4.總結(jié)

作為邁瑞公司多年創(chuàng)新產(chǎn)物的心電監(jiān)護算法，擁有獨特的技術(shù)特點，在保障分析準確性的同時可以有效地抑制誤報警，為使用者帶來較好的體驗，從而保障患者的安全。未來邁瑞將會繼續(xù)致力于研發(fā)，持續(xù)優(yōu)化心電監(jiān)護算法，從而更好地滿足用戶的多樣化需求。