[发明专利]测试心脏运动功能的设备、系统和方法

说明书

技术领域

本申请属于医学检测技术领域，特别是涉及一种穿戴式数字心肺功能运动试验设备、系统和方法。

背景技术

心血管病是人类第一大杀手。欧美有20％的人群患有心血管病，中国有2.9亿心血管病患者。心血管病的预防、诊断和康复都离不开心血管系统功能的评估。心肺循环系统的功能就是保证人体各种活动的正常进行。运动需要心肺循环系统中脏器的密切协调工作始能完成。心肺运动试验(Cardiopulmonary Exercise Testing CPX)是将心肺在运动中的功能进行评价的科学工具。心肺运动试验是通过监测机体在运动状态下的摄氧量(VO2)、二氧化碳排出量(VCO2)、心率(HR)、分钟通气量(VE)等来评价心肺等脏器对运动的反应。它具有无创、定量的特点，对于心肺疾病的诊断和预后具有重要价值。另一方面，心肺循环系统的生理机制和CPX测量方法和原理比较复杂，不太容易被临床医生和护士理解。由于训练不够，不少医务人员，不管是心血管科或肺科，都有对CPX及其测量值理解不够和片面的现象。

但是，CPX的测量参数虽然定量，却要求被测者达到运动极限。由于病人往往达不到运动极限，或操作者判断运动极限不准确，使得测量结果失去其应有的功效。

心电图运动试验，亦称心电图运动负荷试验，是通过一定量的运动增加心脏负荷，观察心电图变化，对已知或怀疑患有心血管疾病，尤其是冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)进行临床评估的方法。这种方法的分析内容包括运动能力、临床症状、血流动力学和心电图改变的分析。这些分析都是由医生进行定性分析和判断，不提供定量指标。

“6分钟步行试验”是一种简易的心肺动态功能试验方法。2002年和2005年由ACC/AHA颁布的慢性心衰诊断和治疗指南中均明确将6分钟步行试验作为心功能评定的一项指标。目前，世界通行的方法是，在平坦的地面划一100英尺直线，两端各置一座椅，受试者沿直线尽可能快速行走，直到6分钟停止，测量步行距离。步行距离越长提示运动耐量越大，心功能越好。6分钟步行试验虽然简单，但是全手工操作，需要场地，测量参数单一，且很大程度上取决于个人意愿。

由于上述现有技术中存在不同缺点，心脏康复急需新一代评估技术。

发明内容

为了解决现有心肺运动试验技术中的设备太复杂以及被测者必须达到极限运动状态的问题，本发明的目的是实时测量被测者在平地行走或在跑步机上运动状态下的运动信号和心电信号，从而计算出被测者的运动参数、心电参数、以及心率运动反应参数。

在本发明的一个方面，提供了一种测试心脏运动功能的系统，包括：至少一个穿戴部件，由被测者穿戴，并且包括：心电感知模块，用于感知被测者的心电信号，以及运动感知模块，用于感知被测者的无负荷或有负荷的运动信号；手持电子设备，通过有线或无线通信方式，从所述至少一个穿戴部件获得被测者的心电信号和运动信号，处理心电信号和运动信号，控制心脏运动试验过程；工作站，与所述手持电子设备采用无线或有线通讯连接，用于从所述手持电子设备接收数据，在用户的监测下完成心脏运动试验过程，并生成试验报告，其中所述报告中至少包括：心电参数、运动参数和心率运动反应参数。

优选地，所述手持电子设备被配置为实时处理下述三个阶段的心电信号和运动信号：运动试验前静止至少1分钟、运动试验开始后按某种模式运动6分钟或以上、运动停止后1分钟或以上。

优选地，所述心率运动反应参数包括心率运动反应能力、心脏变时指数、以及运动心率恢复。

优选地，心脏变时指数表通过下式来测量：

CI＝(HR_stage-HR_rest)/(MET_stage-1)

其中HR_stage和MET_stage分别表示被测者在测试中某一时刻的心率和运动代谢当量，HR_rest表示被测者在静止时的心率。

优选地，心率运动反应能力通过下式来测量：

CC＝(HR_max-HR_rest)/(HR_PredM-HR_rest)

其中HR_max和HR_rest分别表示最大心率和静止心率，HR_PredM为最大心率预测值。