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高壓縮率演算法加速傳輸 肌電/心電生理訊號即時量

文‧賴信志/謝筑媗/朱翊菖/張宴卿/張育軒 發布日期:2020/07/18 關鍵字:EMGECG無失真性高壓縮率演算法生理訊號擷取電路霍夫曼編碼線性預測模糊運算

隨醫療與科技的進步,醫學工程近年來成為熱門領域。回應人口老年化的趨勢,以及現代人對健康的重視,筆者針對心律不整、運動健身以及復健三方面,以盛群半導體(Holtek)所開發之IC,製作可以量測肌電訊號(Electromyography, EMG)與心電訊號(Electrocardiography, ECG)的電路與擷取系統,並將電路設計為可攜式的穿戴裝置,再搭配高壓縮率演算法處理龐大的數據,來節省資料的處理速度和傳輸速度,以及使用無線微控制傳輸電路傳輸即時的生理資料至手機顯示與儲存。

心律不整方面,當心臟電氣傳導系統出現問題,會出現不正常的心跳,而引起心律不整的問題。當心律不整嚴重時,可引起病人休克、昏倒甚至猝死。一張心電圖通常只能記錄10秒鐘的心跳,對於心律不整的檢查有限。因此,筆者想設計出便宜、輕巧可隨身攜帶,且低耗電的心電訊號記錄器,再搭配手機來記錄長期的心電訊號,希望在儀器的監測之下,能早點發現心律不整的狀況,並盡快治療處理。由於多數病人的心律不整不是持續的,而是偶發或陣發性,所以至少要記錄長達24小時,以提供醫師分析診斷。但記錄24小時的心電圖,資料量會過大,所以筆者將撰寫無失真性低複雜度高壓縮比演算法,來降低傳輸的資料量。

此外,現代人對於健康與體態越來越重視,許多人藉由運動健身,使身體更健康、體態更優美。但在運動健身的時候,初學者經常發生肌肉發力不正確,不知道自己是否運動到正確的肌肉,或是肌肉過於用力而導致一些後遺症。筆者針對上述情境,設計一套可測量心電、肌電的生理訊號記錄器,以即時記錄使用者的肌電、心電訊號,協助使用者在運動健身的同時,了解自身心跳狀況,藉由肌電訊號的量測,得知自己運動的區塊與肌肉運動強度,在運動當下能即時調整姿勢,或是運用記錄起來的資料,進行事後的檢討與修正。

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