心血管疾病是危害人類(lèi)健康的常見(jiàn)病,常規心電圖診斷雖然具有較高價(jià)值,但當心電信息高于100Hz時(shí),常規心電圖儀無(wú)法進(jìn)行準確捕捉,可能會(huì )導致重要信息丟失,影響疾病診斷。
高頻心電圖能有效彌補常規心電圖的缺陷,而且靈敏度高、簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng ),有助于心肌損傷的早期發(fā)現,對冠心病、心肌炎等心血管疾病的早期診斷和病情觀(guān)察具有重要的臨床意義。本文將從高頻心電發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及市場(chǎng)前景展開(kāi)闡述。
一、高頻心電圖發(fā)展遇到的問(wèn)題及解決方案
盡管心電圖已經(jīng)有一百來(lái)年的應用歷史,但高頻心電進(jìn)入臨床應用僅有二三十年的時(shí)間,對心臟細節的認知和檢測過(guò)程的技術(shù)問(wèn)題是阻礙高頻心電圖發(fā)展的兩個(gè)非常重要的原因。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)螺旋上升的過(guò)程,人們對心臟的認知也是如此。從1780年43歲的意大利解剖學(xué)家伽伐尼意識到生物會(huì )產(chǎn)生肌肉電流,到1903年愛(ài)因托芬成功地用弦線(xiàn)式心電圖機記錄了第一份心電圖,到現在心電圖檢測已經(jīng)成為我們身體檢查的常規手段,人們對心臟的認識是慢慢加深的。
我們常用一個(gè)成語(yǔ)“盲人摸象”來(lái)形容一個(gè)人目光短淺,只見(jiàn)局部,不見(jiàn)整體。但其實(shí)科學(xué)探索也是一個(gè)盲人摸象的過(guò)程,最開(kāi)始由于沒(méi)有合適的測量手段,我們對心臟的情況完全不了解。直到科學(xué)家意識到心臟能產(chǎn)生生物電,而且心臟的生物電信號能反映心臟的健康程度,于是常規心電檢查開(kāi)始普及。然后在后來(lái)的研究中偶然發(fā)現,心電信號中的高頻信號對心臟的健康情況能做更全面的分析,于是才開(kāi)始展開(kāi)對高頻心電信號的研究。如果說(shuō)常規心電信號讓我們在“摸象”的過(guò)程中,掌握了心臟跳動(dòng)的大致特征,那么高頻信號則在這個(gè)基礎上為我們提供了更多的細節。
相對于常規心電信號的測量,高頻心電檢測的難度會(huì )更高。一方面對于心電圖儀中的放大器來(lái)說(shuō),心電頻率越高,放大的倍數越小,這對心電圖儀的硬件提出了更高的要求;另一方面,頻帶越寬,包含的信息越全面,但里面包含的噪聲也會(huì )更多。還有一點(diǎn)非常重要,外界無(wú)處不在的工頻干擾,會(huì )混雜在微弱的心電信號當中,如果不能將干擾信號有效濾除,那么得到的高頻心電數據也沒(méi)有任何意義。
為了解決噪聲和干擾對心電信號的影響,相應的濾波技術(shù)也在發(fā)展。現在主要運用的是陷波器技術(shù)和自適應濾波技術(shù),這類(lèi)技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中,會(huì )存在一些問(wèn)題。比如陷波器技術(shù)在濾除工頻干擾時(shí)會(huì )產(chǎn)生新的干擾,自適應濾波技術(shù)在干擾源發(fā)生變化時(shí)無(wú)法快速響應,這些缺陷都會(huì )導致最終的測量結果不精準。
曼森伯格Pre-SigDetection濾波技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng):PSD濾波系統),可以很好的解決上述問(wèn)題。第一,在處理工頻電干擾時(shí),不會(huì )引入新的干擾;第二,即使干擾頻率與心電信號相同,也能做到只濾除干擾保留有用的心電信號;第三,遇到外界干擾頻率變化的情況下,PSD濾波系統仍能有效識別干擾頻率并進(jìn)行濾除。
由于具有上述技術(shù)優(yōu)點(diǎn),PSD濾波系統無(wú)論是在常規心電領(lǐng)域還是高頻心電領(lǐng)域都能利用其技術(shù)優(yōu)勢,幫助心電圖儀設備提升檢測性能。同時(shí),基于PSD濾波系統先進(jìn)的算法,可以幫助便攜式家用心室晚電位儀的測量精度達到醫院的測量標準。
二、高頻心電圖儀的應用前景
根據《中國心血管病報告2017(概要)》數據顯示,心血管疾病已經(jīng)成為威脅我國城鎮居民生命健康的重要疾病。雖然我國心血管病防治工作已取得初步成效,但仍面臨嚴峻挑戰。總體上看,中國心血管病患病率及死亡率仍處于上升階段。
從2002到2015年急性心肌梗死(死亡率總體呈上升態(tài)勢,農村地區急性心肌梗死死亡率不僅于2007年、2009年、2011年數次超過(guò)城市地區,而且于2012年開(kāi)始農村地區急性心肌梗死死亡率明顯超過(guò)城市地區。
這些數據在圖表上是冷冰冰的數字,呈現在我們面前的卻是嚴峻的現實(shí)。針對這類(lèi)疾病的整體防控,有一些指標,比如知曉率、治療率及控制率,這些需要醫務(wù)工作者和相關(guān)醫療衛生機構進(jìn)行大量的工作,基于我國醫療現狀,可以說(shuō)任重道遠。
科技的發(fā)展給此類(lèi)疾病的防治提供了新的方式。利用便攜式的心電設備,定時(shí)或實(shí)時(shí)的進(jìn)行心電數據的監控,并且將數據上傳到云端,經(jīng)過(guò)數據分析后得出相應報告。如果數據發(fā)現異常,及時(shí)預警并提醒患者及時(shí)就醫。這樣大量原本需要專(zhuān)業(yè)醫護人員進(jìn)行普及和測量的數據,普通民眾都可以利用便攜式的設備獲得,這樣無(wú)疑減少了醫務(wù)工作者的重復勞動(dòng),大幅提升工作效率。
由于高頻心電設備能提供詳細的數據,對心血管疾病的診療具有重大的參考價(jià)值,因此在移動(dòng)醫療浪潮下,在可預見(jiàn)的將來(lái),高頻心電圖將具有極大的發(fā)展前景。