比例=1-站立相所占比例
[0062] 根据加速度信号的周期性，可以准确地求得步频。
[0063] 步长为一个步态周期内的位移，对此时胸前加速度计所测得的前向加速度分量进 行一次积分得速度，二次积分得位移。为了去除佩戴时的偏差所导致的误差，在被测者戴上 穿戴部件时，要求被测者站立，进行5秒钟的初始化校正。
[0064] 如果采用三个运动传感器单元分别放置于躯干、大腿，可以精确地估算出两腿 的摆动角，由腿长计算出步长。具体算法见：XiaoliMeng，Zhiqiang Zhang，Jian-Kang Wu? Wai-Choong Wong， Hierarchical Information Fusion for Global Displacement Estimation in Microsensor Motion Capture，IEEE Trans. Biomed. Engineering,60(7)： 2052-2063,2013.
[0065] 运动强度用代谢当量（Metabolic Equivalent)来表示，定义为运动时的代谢率与 安静时的代谢率的比值。ACSM(American College of Sports Medicine)设计了用于计算 走路、跑步、固定自行车、台阶的总氧气消耗量（Gross V02)的代谢当量公式（2006)。根据 步态时空参数，计算出运动速度，并进而计算代谢当量：
[0066] 总氧气消耗量Gross V02 = 3. 5+0.1 X (速度）+1. 8X (速度）X (坡度百分比）， 平路上坡度百分比为〇%。
[0067] 总代谢当量（Gross METs)=总氧气消耗量Gross V02 +3. 5毫升/公斤/分钟
[0068] 净代谢当量（Net METs)=总代谢当量（Gross METs)-IMET (安静时代谢当量）
[0069] 通信模块240接收来自心电信号处理220、运动信号处理230的心电信号和运动 信号以及它们的处理结果，接收来自试验程序控制210的状态信息，送往工作站300。另一 方面，通信模块240接收来自工作站300的关于被测者的信息以及医嘱，送往试验程序控制 210〇
[0070] 通信模块240与工作站300的通信方式，在数字心脏步行试验时采用wif i无线通 信，在数字心脏平板运动试验时采用wifi或有线网络通信。
[0071] 人机交互模块250与试验程序控制210连接，接收其数据或指令。人机交互模块 250提供人机交互界面，在被测者确定准备好可以开始时，点击开始图案，开始试验。
[0072] 在试验过程中，人机交互模块250接收试验程序控制210来的心电和运动信号、以 及它们的处理结果，实时显示心电信号、心率、异常标记，同步显示运动状态、步频、步长和 距离。
[0073] 人机交互模块250根据进程，以语音提醒被测者运动或停止、加速或减速，以及发 出异常警示。
[0074] 人机交互模块250也提供紧急按钮，供被测者感到严重不适时使用。
[0075] 工作站300有三大任务：一是接收并显示来自电子设备200'来的信号和处理结 果；二是进一步分析和处理这些数据和处理结果，生成被测者的心电、运动、心率运动反应 的评估参数和报告；三是为医护人员提供交互和信息处理功能。
[0076] 工作站300包括显不、交互和控制310、心电和运动信号分析320、报告生成、数据 存储340、紧急情况处理330等模块。
[0077] 显示、交互和控制310接收和显示心电和运动信号分析320来的心电和运动信号 和处理结果；接收和显示报告生成、数据存储340来的试验报告，接收和执行医护人员的指 令，提供被测者/康复训练使用者数据管理、运动试验平板管理、评估和训练管理、实时监 测等程序。
[0078] 心电和运动信号分析320接收来自手持电子设备来的心电和运动信号，以及它们 的处理结果，送往显示、交互和控制310显示，送往报告生成、数据存储340生成报告，将异 常送往紧急情况处理330。此外，其主要功能是进一步分析数据，推导下述心率运动反应指 标。
[0079] 评估心肺动态功能，可以以心率运动的自适应变化为主线。近年来，国际上对心率 运动反应能力缺失（Chronotropic Imcompetence)开展了广泛和深入的研宄，大量的临床 研宄表明，心率运动反应能力缺失是心血管事件和死亡率的独立且明确的指标。专家们认 为，心率运动反应能力在临床上远没有得到应有的重视，这可能由于定义和量化心率运动 反应能力缺失方面，概念比较模糊，没有统一的定义。本实用新型的实施例中定义下面的心 率运动反应能力指标，并提出相应的测量和计算方法：
[0080]心率运动反应能力 Chronotropic Competence CC :定义为 Heart Rate Reserve(HR)，即心脏为应对运动所能达到的最大动态范围。这不仅取决于心脏本身的活动 能力，也有赖于自主神经调控能力。
[0081 ] CC = HRR = (HRfflax-HRrest)/(HRpredM-HRrest)
[0082] 其中HRmax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，国际 上通用220-age来预测，最近修正为健康男性208-(0. 7x Age)、女性206-(0. 88x Age)、冠 心病人164-(0. 72x Age)。CC的标称值应该尽量接近0. 8,在0. 8-1. 3之间。在实际测量中， 特别是在步行试验中，可能因为步行这种运动形式的限制、受试者的身体条件、受试者的努 力程度等原因，受试者往往达不到峰值运动状态。对于心血管病患者来说，达到峰值运动状 态可能会有风险。
[0083] 定义变时指数（Chronotropic Index :CI)为心率对运动当量的变化率，或为单位 运动当量变化所引起心率的变化。
[0084] Cl = (HRstage-HRrest)/(METstage-I)
[0085] 其中HRstagJP MET _6分别表示试验的某一时刻的心率和运动代谢当量，HR Mst表 示被测者的静止心率。对健康人，如上式的这种变化率接近线性，单位代谢当量心率增加值 是10BPM左右。
[0086] 运动心率恢复（HRR)已经被证明为一种非常有力的预后指标。在6分钟步行试验 中，它比步行距离更为重要。运动心率恢复（HRR)定义为峰值运动心率与运动停止后1分 钟心率的差。这是心血管病的危险指数，它与死亡率紧密相关。HRRS 12是定义异常的参 考值。Kopecky等对6546个平均年龄在49岁的无心血管病史的人群历经10年的心率运 动试验跟踪研宄，在死亡的285人中，运动心率恢复值小于12是独立的全死因（all-cause mortality)指标。
[0087] 报告生成、数据存储340接收来自心电和运动信号分析320的信号和处理结果，生 成报告。
[0088] 每次心脏运动试验，不管是步行试验，还是跑步机运动试验，设备都会实时记录运 动试验前1分钟静止状态下心电数据、运动试验开始后若干分钟心电和运动数据、运动试 验停止后1分钟的心电数据。运动试验中，在安全的前提下，被测者被鼓励尽力加快运动速 度。通过实际测量的心电数据，获得静止心率（HR_ t)、任一时刻的运动心率（HRstage)、以及 运动中最大运动心率（HRmax)。
[0089] 将上述运动-心率参数总结起来，形成试验报告中的如下内容：
[0093] 报告生成、数据存储340根据用户人员指令，将被测者数据存入数据库，并上传到 医院信息系统。
[0094] 紧急情况处理330接收来自心电和运动信号分析320来的异常信号，提出紧急处 理方案，经医护人员确认后，向手持电子设备200或电子设备200'发出处理指令。
[0095] 至此，叙述了一个数字心脏运动试验设备和系统。但是本领域的技术人员可以预 见，本实用新型的上述设备和系统可以进一步推广为评估、康复、监测一体化系统。现以数 字心脏平板运动试验为例加以叙述。数字步行运动试验此类似。医生工作站配有所有被测 者/康复训练者的数据库，并提供数据管理、心电图运动试验平板管理、评估和训练管理、 实时监测等程序。在一个工作站连接多个跑步机的情况下，根据本实用新型实施例的测试 心脏运动功能的流程如下详细描述。
[0096] 图7是描述根据本实用新型实施例的测试心脏运动功能的方法的流程图。如图7 所示，在步骤S710,通过由被测者穿戴的至少一个穿戴部件感知被测者的心电信号，以及感 知被测者的无负荷或有负荷的运动信号。
[0097] 例如，使用显示、交互和控制310,医生选中一个被测者和相应的跑步机，并选择运 动试验评估；工作站向手持电子设备，即跑步机控制器，发送指令和被测者数据。然后，被测 者穿上穿戴部件100,准备就绪。电子设备200'通过通信模块240接收到指令，试验程序控 制210根据被测者数据选择运动模式和时长，送回工作站并得到医护人员确认后，启动评 估程序，开始评估。
[0098] 接下来，在步骤S720,处理心电信号和运动信号，控制心脏运动试验过程，所述心 脏运动试验过程包括下述三个阶段：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。
[0099] 例如，在人机交互模块250的显示器上实时显示被测者信息、运动模式、ECG信号 等。试验程序控制210通过通信模块240实时向工作站300上传运动模式和当前运动参数、 ECG数据。人机交互模块250上带有紧急按钮，供被测者感到不适时使用。
[0100] 在步骤S730,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