1 引言
心血管疾病是現(xiàn)代工業(yè)社會中對人類生命威脅最大的疾病,我國城鎮(zhèn)中現(xiàn)有4000多萬冠心病患者。由于心臟疾病發(fā)病時具有很大的突然性,失去了寶貴的早期診斷救治時間,導致疾病進入晚期,甚至當場發(fā)生心臟猝死,造成高額醫(yī)療費用,給社會和個人家庭帶來沉重的經(jīng)濟負擔。因此日常的心臟監(jiān)護就成為保證病人生命安全的重要手段,通過日常監(jiān)護預先發(fā)現(xiàn)異常征兆,及時給予救治。
清華大學深圳研究生院嵌入式系統(tǒng)與技術實驗室開發(fā)了一套遠程心電監(jiān)護系統(tǒng),實現(xiàn)對心臟病人心電信號(ECG)的遠程監(jiān)測和護理。該方案融合了信號采集、數(shù)據(jù)傳輸(GSM/GPRS網(wǎng)絡、藍牙、Internet網(wǎng)絡)、心電信號計算機分析與心電醫(yī)療理論、PDA移動計算技術、數(shù)據(jù)庫等各種技術,能夠很好地滿足醫(yī)院和患者對心電信號遠程監(jiān)護的要求。
患者在家中或者外出都可以佩戴心臟監(jiān)護儀,隨時可以將心電圖數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送到醫(yī)院的監(jiān)護中心,或者醫(yī)生使用PDA在現(xiàn)場采集患者的心電數(shù)據(jù)進行診斷。監(jiān)護中心的醫(yī)生實時地得到病人的心電圖數(shù)據(jù),診斷以后再通過短消息將診斷結果通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送至病人的移動心臟監(jiān)護儀。隨著新的應用服務提供商(ApplICaTIon Services Provider,ASP)模式的興起,遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)通過構建運行平臺和應用軟件系統(tǒng),以ASP模式運營,可以作為未來數(shù)字化醫(yī)院、遠程醫(yī)療、社會/社區(qū)疾病保障的一項服務內(nèi)容。本文將對我們整套遠程心電監(jiān)護的軟件系統(tǒng)進行介紹。
2 遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的總體結構
遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的整體拓撲結構如圖1。整個系統(tǒng)分為三個部分:移動監(jiān)護儀前端、醫(yī)用PDA、醫(yī)院中央服務器。移動監(jiān)護儀用于患者病人的數(shù)據(jù)采集與發(fā)送,心電信息的簡易處理與顯示;醫(yī)生使用的PDA移動監(jiān)護設備,具有接收患者心電信號數(shù)據(jù)和接收醫(yī)院中央服務器數(shù)據(jù)的功能,并能對信號做一定的分析與處理;醫(yī)院中央服務器負責整個心電信息管理系統(tǒng),接收患者心電信號數(shù)據(jù),調度醫(yī)生PDA,心電信號的全面檢測和分析,負責與醫(yī)用管理信息系統(tǒng)MIS的鏈接。
遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的整體拓撲結構圖
用戶端的移動監(jiān)護儀單機測量得到患者的心臟電生理信號,通過GPRS移動通信網(wǎng)絡將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)院中央心電信息處理系統(tǒng),或者傳輸?shù)阶约簩籴t(yī)生的PDA上,或者通過藍牙無線傳輸?shù)浆F(xiàn)場醫(yī)生的PDA上。醫(yī)院中央心電信息處理系統(tǒng)接收患者的數(shù)據(jù)接入請求,調度醫(yī)生的工作,為各個醫(yī)生分配患者, 將相應患者的心電圖處理數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)生PDA中。醫(yī)院中央心電信息處理系統(tǒng)還負責維護心電病歷數(shù)據(jù)庫,并鏈接醫(yī)院醫(yī)用管理信息系統(tǒng)MIS。
相對于醫(yī)院中央心電信息處理系統(tǒng),醫(yī)用PDA是一個小型的移動心電信息處理平臺,PDA也具有信號數(shù)據(jù)接收和分析處理的功能。醫(yī)生在接到醫(yī)院中央心電處理系統(tǒng)的調度信息后,遠程診斷患者的病情,根據(jù)情況去患者現(xiàn)場實地就診;或者PDA直接通過GPRS遠程接收自己專屬患者的心電數(shù)據(jù),也可通過藍牙無線傳輸技術現(xiàn)場接收患者的心電數(shù)據(jù),直接在PDA上做心電圖自動分析檢測和診斷。
3 移動監(jiān)護儀的軟件
移動監(jiān)護儀實時采集用戶的ECG(心電信號),當用戶心臟出現(xiàn)異常狀況時會自動報警并通過GPRS方式或者藍牙將用戶ECG數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)院中央心電信息處理系統(tǒng)或者醫(yī)生PDA。移動監(jiān)護儀的硬件由下列部分組成:ECG信號采集模塊、主控CPUPIC、GSM/GPRS模塊WISMO Q2406、Flash存儲器、LCD顯示屏。
移動監(jiān)護儀前端軟件流程圖如圖2,總共實現(xiàn)9個軟件模塊的工作:數(shù)據(jù)采集、ECG信號簡單的數(shù)字濾波、ECG信號簡單的檢測和識別、ECG數(shù)據(jù)壓縮、ECG數(shù)據(jù)包封裝、Flash文件系統(tǒng)、USB驅動、GPRS或藍牙收發(fā)模塊、LCD顯示模塊。
CPU將采樣數(shù)據(jù)ECG信號放入RAM區(qū)中的FIFO中,對信號做一些簡單的檢測識別,主要是:心律失常分析(心率、竇性心動過速、竇性心動過緩、室性期前收縮PVC、房性前收縮APC、漏搏與停搏),為報警提供依據(jù);ST段分析,先定位R波,然后確定ST段的電平和斜率。監(jiān)護儀的LCD上顯示的內(nèi)容包括:簡單的ECG分析結果(心率、心律失常分析結果、ST段電壓、QRS波群時間與振幅等),日期時間,系統(tǒng)狀態(tài)(報警是否有聲,電池電量,當前是否在記錄及發(fā)送等)。單片機PIC主要負責數(shù)據(jù)采集、噪聲濾波、信號分析;WISMOQ2406主要負責數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)打包、數(shù)據(jù)發(fā)送。
移動監(jiān)護儀前端軟件流程圖