心脏节律问题发生率上升正与人口老龄化及医院资源紧张形成碰撞。与此同时，许多人仍依赖笨重的监测设备和一次性粘性贴片来追踪心脏状况。西蒙弗雷泽大学团队认为，一种能贴合胸腔的柔软可重复使用腰带结合人工智能系统，将改变这一现状——该腰带可实时“聆听”心跳并智能解读心电数据。
更柔软的心脏监测方式
西蒙弗雷泽大学机电系统工程学院研究人员开发了一种新型心脏监测系统，其柔性腰带如束带般环绕胸腔。不同于冰冷粘腻的电极片，该腰带配备小型3D打印杯状结构，采用折纸启发式折叠设计，通过轻柔吸附方式固定。
这些杯状结构充当“干电极”。其表面直接印刷碳基墨水，将心脏电信号从皮肤传导至紧凑型可穿戴设备，无需涂抹电解质凝胶，也无需撕除一次性贴片。
“当前心电图检测依赖一次性粘贴片和凝胶，容易干燥脱落，”西蒙弗雷泽大学教授金具洙表示，“我们的干电极精度与凝胶传感器相当，但患者更舒适且操作更简便。”
改进标准心电图监测缺陷
若您曾佩戴医院心电图或霍特尔监测仪，应熟悉这套流程：护士需清理胸腔小片区域，粘贴电极片、涂抹凝胶并连接导线。数小时或数天后，贴片可能发痒、移位或脱落，凝胶会干燥，医护人员需反复更换耗材并最终清除皮肤残留物。
每次检测还会产生大量医疗废物，包括一次性贴片、凝胶和背衬纸。记录完成后，医生仍需逐行审阅数据，在已超负荷的医疗系统中耗费宝贵时间。
西蒙弗雷泽腰带旨在规避诸多麻烦。由于干电极不依赖凝胶，医护人员和患者无需担忧干燥或污渍问题。当吸附杯接触不良时，只需轻压即可恢复密封。电极可清洁重复使用，既降低成本又减少废弃物。
内置智能实现快速诊断
除硬件创新外，团队还嵌入人工智能算法。连接腰带的可穿戴设备运行内置软件，可预诊断多达十种常见心律失常类型。
“最重要的是，该AI算法能帮助医生更快更准地诊断，”金具洙强调。检测结果可电子传输至医生处确认，无需等待纸质心电图的人工复核。
对患者而言，时效性至关重要。根据欧洲心律协会数据，全球三分之一人口将患某种心脏心律失常。最常见疾病心房颤动预计到2050年全球发病率将增长超60%，早期检测可降低中风、心力衰竭及急诊风险。
一线护士的临床验证
为测试系统在真实诊所的效果，研究人员与温哥华综合医院心脏监测单元护士合作。在西蒙弗雷泽大学博士后研究员陈一婷主导并发表于《生物传感器与生物电子学》期刊的研究中，团队在真实监测环境中测试了干电极与腰带设计。
护士反馈该腰带能显著提升舒适度与患者依从性，尤其适用于长期监测。当前许多患者需佩戴悬挂式霍特尔监测仪，导线易拉扯衣物，贴片可能在睡眠或淋浴时脱落，迫使患者反复粘贴甚至重做检测。
采用折纸杯状结构后，医护人员无需频繁更换脱落的贴片和凝胶。轻压即可恢复吸附——这种微小改进使患者或护理人员能更轻松地在数天内自主管理设备。
覆盖偏远患者与繁忙病区
金具洙及其团队视该系统为超越研究原型的实用工具。他们设想其作为环保易用的解决方案，适用于从繁忙急诊室到安静养老院的多种场景。
该腰带设备还可为心脏病专家资源有限的农村偏远社区提供生命线。“诊断工具必须经济实惠且易于获取，”金具洙指出，目标之一是在原住民及偏远社区部署该技术。
在此场景中，需监测者可居家佩戴腰带自主测量。AI软件将分析心律并标记潜在问题，初步评估结果可传输至异地医生进行完整诊断，避免为简单检查长途跋涉，同时更早捕捉危险信号。
智能腰带的未来发展
西蒙弗雷泽团队正致力于优化设备智能算法并进一步缩小硬件体积。他们旨在提升预诊断算法的准确性和可靠性，以更好区分无害心律不齐与需紧急干预的异常。
工程师还尝试将3D打印折纸电极高度缩减至当前三分之一。更纤薄的设计将使腰带在衣物下更隐形，提升睡眠或日常活动中的舒适度。
金具洙认为，这种可重复材料、3D打印与人工智能的结合，指向新一代个性化心脏监测——您可在医院病床外的多种场所检查心脏健康。
研究的实际意义
该新系统有望加速心脏护理并扩大受益人群。可重复使用干电极与柔性腰带或可替代多数一次性贴片，减少医疗废物并降低耗材成本，这对预算紧张的医院及寻求减小环境足迹的医疗体系意义重大。
对患者而言，更高舒适度与易用性意味着更可能完成长期监测，从而提升危险心律检出概率。内置AI分诊功能可帮助医生优先处理最紧急病例，同时确保全面复核所有结果。
在偏远及服务不足社区，便携腰带与智能设备能将专家级监测延伸至家门口，为原住民社区、老年人及行动不便者降低就医门槛。
最后，该研究展示了3D打印与机器学习如何融合创造适应未来需求的灵活医疗工具。随着算法优化和组件微型化，类似系统或可追踪其他生命体征，支持多种慢性病的居家护理，助力人们保持更健康独立的生活状态。
研究结果已在线发表于《生物传感器与生物电子学》期刊。
【全文结束】
