迈瑞先进心电监护算法

叶文宇 孙泽辉 何先梁 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 （深圳 518057）

0.序

心电监护可间接反映心脏的基本生理状态，现已成为医院科室最常用的监护项目。从之前仅有的简单心率计算，到目前普遍的心律失常分析、ST分析、起搏病人监护，甚至将来更为普及的心率变异性(Heart Rate Viability，HRV)、QT/QTc、T波电交替（T-wave Alternans，TWA）等，越来越复杂、强大的心电监护功能将在监护仪上实现，为医生的诊断分析带来更大的帮助。

迈瑞公司心电监护经过多年的持续发展创新，所研发出高性能的心电监护算法，不仅功能强大，性能优越，且在客户端拥有很高的评价和支持。

1.基本功能

迈瑞心电监护算法基本功能包括：心律失常分析及报警、实时心率计算、ST分析、心搏快速检测，以及起搏病人智能检测与报警提示。

2.技术特色

2.1 心律失常分析及报警

心律失常分析及报警作为心电监护最主要的功能，其表现充分地反映了心电监护的性能。迈瑞心电监护采用了多项先进的检测技术提升心电监护的性能，这些技术的应用为迈瑞心电监护在临床的应用提供了更好的体验。

(1)起搏信号抑制技术

起搏信号抑制技术不仅可抑制起搏脉冲，而且可有效地抑制起搏过冲，从而避免起搏信号引起的QRS波误检，为起搏病人提供可靠的心电监护。图1所示的双腔起搏病人心电信号，如果起搏信号未能有效抑制，则可能会导致起搏信号被错误地识别为QRS波，输出错误的心率。

(2)多导同步分析技术

多导同步分析技术集成了导联智能优选技术和多导综合决策机制，其中导联智能优选技术用于多导联信号质量判断，多导综合决策机制用于多导联检测结果决策。与单导分析技术相比，多导同步分析技术拥有更多的信息，因此可以明显提升QRS波检测和QRS波分类（正常QRS波和室性早搏（Premature Ventricular Contraction,PVC）的分辨的准确性，也更加符合临床使用的实际情况，从而有效地提高心电监护的性能。如图2和图3所示，多导同步分析技术可以获得明显优于常规的单导分析技术的性能。

图1.起搏脉冲抑制效果示意图

图2.多导同步分析技术优势（部分导联信号受扰）

图3.多导同步分析技术优势（部分导联信号PVC特征不明显）

(3)全局/局部噪声联合分析技术

迈瑞心电监护算法采用专用的噪声检测子算法针对不同噪声类型，建立相应的噪声检测和处理机制，提高噪声信号识别率，然后依据全局/局部噪声联合分析技术（Global and Local Noise Combination，GLNC），将噪声检测的结果协助用于QRS波检测和分类，有效地提升心电监护算法的抗干扰性能。

(4)双重匹配分类技术

迈瑞心电监护算法采用独特的双重匹配技术（模板匹配和主体形态匹配）对QRS波分类，模板匹配根据所建立的全面的QRS波模板解决未受干扰的QRS波的分类；主体形态匹配结合GLNC技术解决受扰的QRS波的分类。双重匹配分类技术可有效提高迈瑞心电监护算法对QRS波的分类性能，有效抑制干扰导致的误分类、误报警。

(5)高性能室颤检测算法

室颤（Ventricular Fibrillation，Vf）在临床中具有重要意义，但由于波形的特殊性，常规心电监护算法较容易误识别或者漏识别。迈瑞心电监护采用高性能、模块化的室颤检测算法进行专门的室颤检测，确保检测的准确性和实时性；经过大量的临床数据库评测和临床验证表明，室颤检测算法具有极高的准确性，可为医生的诊断提供帮助，从而有效地保障患者的安全。

(6)开放的心律失常阈值设置

迈瑞心电监护算法提供开放的心律失常阈值设置功能，满足不同患者、不同科室的需求，从而更灵活、更有效地满足临床需要，满足用户的个性化需求。

(7)多样化的心律失常报警类型

迈瑞心电监护算法目前可提供超过22种心律失常报警类型，且新的心律失常报警类型在今后还将陆续加入。为更好管理多样化的心律失常报警类型，算法内置智能心律失常报警引擎，用于优化心律失常报警的输出方式。同时，也支持用户关闭不感兴趣的心律失常报警类型，而此时内置的智能心律失常报警引擎将会对剩余的心律失常报警类型进行优化处理。

2.2 实时心率计算

心率计算作为心电监护最基本的功能之一，迈瑞心电监护依靠高性能的多导同步分析技术使得心率计算具有很好的准确性、稳定性和实时性。尤其，针对小儿和新生儿患者容易出现的高大T波现象，迈瑞心电监护算法采用独创的“T波三重识别”机制对T波进行准确的识别和抑制，可有效准确地反映患者实际的心率，更好地解决临床中各监护仪厂商常面临的高大T波导致心率偏高或者翻倍的问题。

2.3 ST分析

ST分析算法可实时检测所有有效导联的ST偏移值，同时如有需要，可以通过同步输出的各个导联的ST模板信息直观地调节ISO点和ST点的位置。ST偏移值的输出可为医生的诊断提供直接的数据支持。

2.4 心搏快速检测

心搏快速检测结果主要用于以下三个方面：产生心搏音、产生除颤同步信号、作为按需起搏的参考信号，其中后两项主要协助用于除颤监护仪。迈瑞心电监护中的心搏快速检测算法根据信号的斜率、幅度等特征，采用自适应的方法调整QRS波的检测斜率阈值，可有效快速地定位QRS波的波峰位置。

2.5 起搏病人智能检测及报警提示

临床上，对于起搏病人的监护需要特别关注。迈瑞心电监护采用精确的起搏病人智能检测技术，依据硬件和软件的检测结果结合起搏信号特征信息给予客户准确的提示，这样可有效减少客户忘记设置起搏开关所导致的错误分析和监护。该技术作为迈瑞心电监护独有的特色，在客户端拥有很好的评价。

3.性能

心电监护算法性能通常可以按照国际标准《ANSI/AAMI EC57:1998/(R)2003 Testing and reporting performance results of cardiac rhythm and ST-segment measurement algorithms》要求评测。下表所示为迈瑞心电监护算法的EC57评测结果与其他厂商公布的评测结果对比情况。

说明：QRS Se：QRS波检测敏感度；QRS +P：QRS波检测阳性预测度；PVC Se：PVC检测敏感度； PVC +P：PVC检测阳性预测度；PVC FPR：PVC检测假阳率。

4.总结

作为迈瑞公司多年创新产物的心电监护算法，拥有独特的技术特点，在保障分析准确性的同时可以有效地抑制误报警，为使用者带来较好的体验，从而保障患者的安全。未来迈瑞将会继续致力于研发，持续优化心电监护算法，从而更好地满足用户的多样化需求。