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防猝死还是更焦虑?专业解读华为心律筛查301医院心脏健康研究 Watch GT2心律不齐早搏房颤

2019-12-29 10:51 出处: 人气: 评论(0
【智能穿戴网】

创作立场声明:产品经理,一个普通的EE打杂心脏研究者

熟悉我的都知道,我曾经是最早一批研究PWM调光对于健康影响的人,之后一直都在持续研究科技与健康领域的知识和产品。

华为Watch GT去年刚发布的时候,一并带来了重磅的“心律失常筛查”功能,后来升级为“心脏健康研究”。当时我是非常激动的,倒不是因为产品多牛逼,而是那是我恰好在做有关于心脏指标的健康监测设计

当时我做的一款demo就是监测心率和血氧饱和度的,使用的PPG传感器是美国美信科技的MAX30102,当时研究他们自带算法的时候,虽然仅有一百多行C语言的,但是依旧比较复杂,使用了很多信号学的算法

这款16年的PPG SENSOR 使用自带算法的心率监测精度高于88%,没想到吧,事实上目前几乎所有商用的智能手表心率监测准确度都可以达到95%以上,

那为啥有人还喷xx表测量心率不如佳明松拓准呢?那我只能说一句呵呵 


PPG传感器能玩出什么花样?


PPG心率监测的原理我就不用多说了吧,我在很久之前的唯乐手环的评测文章中就已经解释过。

PPG监测心率的原理简单概括就是利用当光照透过皮肤组织然后再反射到光敏传感器时光照有一定的衰减。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收是基本不变的,但是血液不同,由于血管里有血液量的不断波动,对光的吸收值也在不断变化。



当把光转换成电信号时,正是由于血管对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变,因此得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。提取其中的AC信号并进行处理,就可以推算出心率值。行业中将这种技术叫做光电容积脉搏波描记法。



这次着重来讲一下华为与301医院合作的“心脏健康研究”   相比传统的心率监测有什么突破。

从硬件设计角度看,Sensor原理没有变,这几年有限的性能提升不会带来质的改变,也就是说现在最牛逼的PPG并不能代替医院的ECG心电图,在说了,医院的ECG有多达12导联,信息量也不是PPG一辈子能达到的。

那么究竟是什么让普通的心率测量变得如此高大上?

答案就是算法

所有的一切都是围绕脉搏波展开,充分准确的还原出脉搏波,是挖掘PPG潜力是目前唯一的出路。


为什么PPG只能玩玩脉搏波?


那我们首先要来了解下ECG和PPG记录的信息区别。

ECG的波形信号基本包括P波、QRS波组、T波。P波代表的是心房收缩,QRS波组则是心室收缩,T波是心室舒张。有关心跳率的测量或评估,是以R波与R波的间隔时间来代表。RR间隔越大代表心跳率越低,RR间隔越小代表心跳率越高。




而PPG的原理上面说了,就是根据血管搏动的信息中提取其中的AC信号,就能反应出血液流动的特点。

血管搏动的信息就是脉搏波,但这只是ECG心电图的其中一部分数据而已,其他都没有。再看下图ECG信号和PPG信号图对比就更容易理解,PPG信号图损失了绝大部分细节信息。




从信号学的角度来看,也是很好理解的,就拿我使用的MAX30102官方算法来说,原始的PPG信号杂讯太多,需要多次使用均值,中值,哈曼滤波等算法处理,每次滤波都会损失大量原始信息。


关于心脏监测几个误区


一听到用手表绿色的光照一照就可以研究出来心脏有(可能)什么问题,很多人会说:这有什么用,是不是徒增烦恼?又不能用来诊断。

其实那都是你自己太焦虑,别把客观因素怪到产品上来

同时又有一批神经官能症.焦虑症小伙伴一直在问我到底怎么看有没有心脏器质性问题,包括我其实也有点神经官能症,不过还好我做过这方面的研究,所以可以根据华为官方给出的关于心率筛查的解释写几点使用华为与301合作“心脏健康研究”功能的建议。



  1. 关于心律不齐:一般认为心律不齐占比在10%以上才需要治疗。如果检测结果中偶现“不规则心律”情况,注意休息,保持规律作息一般都会缓解。

  2. 如果出现推荐就医消息,说明情况就比较严重了,尤其是在平静状态下心率持续高于100次/分,疑似心动过速;或者持续低于60次/分,疑似心动过缓,同时伴有心悸、胸闷等感觉,建议及时就医。

  3. 关于早搏:根据《中国心血管病报告2016》发布的数据统计,中国其实有40%-60%的人群会有早搏情况。医学研究一般认为早搏占比在10%以上才需要治疗,所以很多人有个“心律不齐”就慌得一批,其实没有必要反而会加重焦虑。

  4. 关于APP里面的心脏波形,正常来看的话,脉搏波波峰应该是平滑的。如果太尖或者有毛刺,那情况就不是很好了,这就对应到心脏搏动时的一些异常情况。但是其准确性还有待提高,发现的问题如果比较严重,就要引起重视,及早治疗嘛。


总结


今年华为Watch GT2发布到现在写文的节点,我刚好使用301医院“心脏健康研究”APP一整年,这一年来对于消费型PPG心率研究和亲身实践都感觉挺丰富。年初的时候手表提示“心律不齐”去过医院检查是否有心肌炎,帮助我排出了很多不必要的时间和经济成本,也调研过一些神经官能症患者,逐渐健全了自己对于心脏健康研究的使用体系。

最后送出这一年来我总结出最好的建议:

这APP最好的用法是连续长期的脉搏数据监测,这样就可以整体了解自己在一段时间内的身体状态,这样出现一些和正常身体情况不一致的异常时就可以做为自我的诊断参考,及时就医,这才是它真正的价值。


参考文献


[1] Makoto Sato,Takayuki Kunisawa,Atsushi Kurosawa,Tomoki Sasakawa. Pulse oximetry–derived pleth variability index can predict dexmedetomidine-induced changes in blood pressure in spontaneously breathing patients[J]. Journal of Clinical Anesthesia,2016,34.

[2] 李皙茹.基于光电容积描记法的人体生理参数动态测量技术研究[D].中国科学技术大学,2017.

[3] 刁晨.心电信号质量评估与心率变异性分析方法研究[D].兰州理工大学,2016.

[4] 马丽媛,吴亚哲,王文,陈伟伟.《中国心血管病报告2017》要点解读[J].中国心血管杂志,2018,23(01):3-6.

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