我們對許多便攜式醫療設備已經耳熟能詳。數字溫度計、血壓計、血糖監護儀、血氧儀和脈搏/心率監測儀都屬于常見的非侵入式醫療設備。隨著時間的推移，這些設備已經從醫院遷移到了家里。這種趨勢將持續下去，因為設備正在加入更智能的監測能力和先進算法，這也使得診斷和治療行為將不斷從醫院外遷。

造成這種遷移的一個關鍵原因是新增的智能化引導式操作指令，使得這些原來很復雜的儀器變得容易使用。例如，在緊急情況下一些醫療設備可以幫到大忙，即便醫療專業人員不在現場。這些設備可以'替代'醫生或護士，并提供一定程度的護理，而以前在醫院之外這是不可能的現象。審視這些智能醫療設備的設計，我們可以更好地看清智能醫療器械演進的方向以及可期待的功能類型。

智能操作 - 自動體外除顫器

自動體外除顫器（AED）是智能便攜式醫療設備中的最顯眼的，經常在機場、會議中心和公共建筑中使用。 AED用于在緊急情況下為心臟驟停（SCA）作出回應。它使用電擊來使心臟恢復到正常操作。此外，AED用在醫院之外，設計成可由普通人操作，而非必須由醫學專業人員操作。這些設備可以提供簡單的音視頻說明和指導，可以引導操作人員安裝調試，診斷，治療，甚至報警給緊急醫療服務機構。該設備會自動讀數，做出診斷，并確定最合適的下一步行動。

AED顯示了下一波智能便攜式醫療設備演化的方向，并暗示未來設備將提供的功能。AED的關鍵組件，如高級傳感器，模擬信號處理，數字濾波，無線通信，數據存儲，帶音頻和液晶主機視頻提示的高級人機界面，電池驅動和冗余故障安全處理，這些都將是智能醫療的常備組件。審視這些組件在AED中如何使用，將給予我們啟示，更好地在其它類型的醫療設備中加入智能功能。

圖1：AED設備示例

AED的設計

或許AED設計中最具示范性以及也同時適用于其它醫療設備的是模擬檢測及濾波、數字信號處理、人機接口和通信功能。通過審視這些關鍵功能的設計細節，未來便攜式醫療設備中要使用的技術就變得更清楚了。為了更好地理解傳感，診斷和操作，需要來快速瀏覽一下AED中電子系統是如何驅動心臟工作的。

監測心臟

AED設備目前可以解決的兩種最典型的心律失常是心室顫動和室性心動過速。在這兩種AED可治療的狀況下，心臟是活躍的，但工作在一個非正常模式，可能會最終導致心臟驟停。在室性心動過速（V-Tach）時，心臟跳動過快，難以有效泵出血液。長時間的室性心動過速，如不及時治療，會導致心室顫動（V-FIB）。在心室顫動時，心臟的電活動變得混亂，中斷心室血液的正常高效泵送 。心臟的顫動隨時間衰減，最終會變成一個下降的“平線”，即心臟停止狀態。為更好地理解心臟監測儀的設計，可以先來回顧下心臟的電操作過程。

隨著電活性橫穿整個心房，它從SA節點進入到房室（AV）節點。 AV結點的作用是在傳導系統起到一個重要的延遲，在ECG曲線中表示為PR段。ECG中QRS部分顯示了右心室和左心室的快速去極化。因為主動脈存在更為粗壯的肌肉，QRS復合波的振幅比P波的大得多。 T波顯示了心室的再極化。 P波持續時間約為80毫秒，QRS復合波為80毫秒到120毫秒， T波則續約160毫秒。

圖2：心臟結構和心臟正常運作時的心電圖。

心臟結構見作者頁面[GFDL或CC-BY-SA-3.0]，來自維基共享資源

心電圖創建者為Agateller（Anthony Atkielski），通過atom轉換為svg。