CN201993766U - 便携式远程生命多参数监护终端及构建的远程监护系统 - Google Patents

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CN201993766U CN 201120080175 CN201120080175U CN201993766U CN 201993766 U CN201993766 U CN 201993766U CN 201120080175 CN201120080175 CN 201120080175 CN 201120080175 U CN201120080175 U CN 201120080175U CN 201993766 U CN201993766 U CN 201993766U
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周秦武
林紫微
付鸿雁
隋芳芳
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西安交通大学苏州研究院
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Abstract

本实用新型公开了一种便携式远程生命多参数监护终端及构建的远程监护系统,所述终端包括微处理器、网络通讯模块和生命参数采集模块,其特征在于所述生命参数采集模块负责根据指令采集生理信号及音视频信息,并将信号传输给微处理器;所述微处理器接收用户的生理信号及音视频信息后进行分析处理后,通过网络通讯模块将生理信号及音视频信息传输出去。该终端实现人体多种生理参数的实时传输和远程监护,可实现全新的网络化、数字化远程医院监护,以满足家庭远程医疗和急救医疗等需要。

Description

便携式远程生命多参数监护终端及构建的远程监护系统
技术领域
[0001] 本发明属于远程医疗技术领域,具体涉及一种便携式远程生命多参数监护终端及组建的远程监护系统。
背景技术
[0002] 美国是是最早研制用于对宇航员进行无创伤性监测和战场伤病员急救的远程监护系统的国家。此后,远程医疗被引入研究,医疗机构纷纷开始应用该种技术,并逐步开展了远程会诊、远程咨询、医学图像远距离传输、远程控制手术等项目。其他国家如西欧、日本和澳大利亚等国对该项技术的发展也高度重视,纷纷投入巨额资金进行远程监护中信息技术的研究开发。目前国外传感技术、计算机与网络技术在远程监护方面主要应用于①开展远程会诊和治疗,利用各种通信线路(如ATM,ISDN, PSTN等)借助电视会议或其他通信系统进行医学服务;②进行医学资料计算机管理和网络化,共享医学数据;③一些西欧国家已研制并试用包含基本医疗信息IC卡,使任何一家联网医院都可以得到有关患者的最新治疗信息。
[0003] 在战时医疗方面,在近几场局部战争中美空军在作战中都启动了“全球远征医疗系统”。指挥官利用该系统跟踪从流感到食物中毒及更为严重的大规模病毒扩散,监控包括运动伤在内的各种疾病的走向,从而有效地监测、治疗并预防可能遭受的大规模生化武器的攻击。美陆军医学研究所和医疗先进技术局合作,研制出一种便携式远程医疗摄像系统, 并将其纳入美军可视后勤系统的医疗救治可视分系统。此系统由轻型头戴系统、控制盒和蓄电池组成。头戴系统上的彩色摄像机通过微波与远端中转车、机动医疗指挥车相连。中转车内有摄像机、声频、视频处理器和卫星通信装置,此系统能与世界上任何地方的医疗专家、医疗资源进行图像和声音通信,实现远程医疗会诊,伤病员战场寻找、抢救、后送及后方医院救治等跟踪与控制等多项功能。
[0004] 国外在生命参数检测上的研究主要集中在系统的集成和应用上,比利时 Helleputte和德国Tomasik等研究人员研制了一套可编程的片上系统获取和处理生物医学信号,系统采用可编程的模拟信号前端,内置自检,呼吸波测量以及片上DSP,提供了一套低功耗、低噪声、高稳定、低成本和单芯片的生理信号检测解决方案。韩国首尔大学Jung研制了一套家庭健康监护仪,可无创地检测心电信号,估测血压、血糖和耳部温度,检测结果通过射频通讯传输到家庭服务器,进而通过互联网与医疗服务中心交互以便提供专家咨询检查。家庭医疗的持续发展,以及减轻慢性疾病的需要,要求医疗工作者、病人家属、社区成员等社会各方面人员的同力合作。Paganelli描述了一个基于本体论的环境模型、以及相关的环境管理中间体,以提供可重用的,可发展的用于提供慢性病患者监护和协助服务的网络架构。美国学者Obeid设计了一种16通道模拟放大器用于处理神经信号。每个通道都可完成前置放大,差分放大,滤波和幅度增益。并且通道时分多路复用,猩猩活体实验表明测量结果与商业产品相符。Leigh提出了一种可长期使用的便携式定量内窥检查装置,并提供解剖结构图像的数据库管理。瑞士科研小组提出了一种与图像质量无关的基于YUV的图像编码技术,用于便携式电子设备的高效图像存储,并对编码效果进行了实验验证。
[0005] 我国从上世纪80年代就开始了对远程医疗与监护的探索,但局限于当时的理论与技术,完成了基于电话线传输的多参数远程医疗监护系统,无真正实现商业运作和商业化,即无商业产品。1982年我国首次通过email进行病历会诊,这是最早的远程医疗实践活动,90年代初,应用远程系统成功诊断了患噬肌肉病菌疾病的山东姑娘和重金属铊中毒的北京女大学生,由此,远程医疗引起了社会的普遍关注。90年代后期,我国的远程医疗从理论探索走向实际应用,国家卫生部、中国医学基金会和解放军总后卫生部先后启动了金卫网络工程、中国医学基金会互联网络和军卫II号工程(远程医疗网),一些著名的医学院校、医院都成立了远程会诊中心,并与全国上百家医院相继开展了各种形式的远程医疗工作,目前已可为各地疑难急重症患者实施可视实时专家会诊、传输共享诊疗数据、进行病理形态学诊断等。
[0006] 远程医疗监护是目前医疗卫生领域的研究热点,相关研究报道众多,也取得了巨大的成绩,国内外医院已广泛使用多参数监护仪,它已成为一种临床必备的常用医疗仪器。 但这些监护仪大多是台式的,体积大,价格昂贵。便携小型化是远程医疗监护的一个趋势, 但也面临着很多困难和技术难题,如检测参数单一,普遍没有诊断功能,数据传输网络成本高,响应慢,可靠性稳定性有待提高等不足之处。随着电子技术、网络技术的发展,实现远程监护已没有技术上的限制,但由于国内技术起步较晚,在发展过程中也出现了一些亟待解决的问题,如远程医疗的标准化、认知度、法规、政策和责任等问题;在提高国民对远程医学的认识方面也还有待努力。在技术和实际应用上应着力解决系统功能集成化,网络化,以及医学图像信息采集、处理和视频通讯、信息安全等问题,只有这样才能使远程医学监护走上新的台阶。
发明内容
[0007] 本发明目的在于提供一种便携式远程生命多参数监护终端,解决了现有技术中远程医疗检测参数单一,普遍没有诊断功能,数据传输网络成本高,响应慢,可靠性稳定性有待提高等问题。
[0008] 为了解决现有技术中的这些问题,本发明提供的技术方案是:
[0009] 一种便携式远程生命多参数监护终端,包括微处理器、网络通讯模块和生命参数采集模块,其特征在于所述生命参数采集模块负责根据指令采集生理信号及音视频信息, 并将信号传输给微处理器;所述微处理器接收用户的生理信号及音视频信息后进行分析处理后,通过网络通讯模块将生理信号及音视频信息传输出去。
[0010] 优选的,所述生命参数采集模块包括生理信号采集模块和视频采集通道,所述生理信号采集模块负责采集人体心电、体温、血压、血糖及胎心音信号;所述视频采集通道采集处于便携式远程生命多参数监护终端附近的用户音视频信息。
[0011] 优选的,所述网络通讯模块包括蓝牙模块、GPRS模块和GPS模块;所述蓝牙模块用于与近场的计算机进行通讯传输数据;所述GPRS模块与GPRS网络通信用于将采集的数据通过GPRS网络传输到远程的医院服务器中;所述GPS模块用于实现便携式远程生命多参数监护终端地理位置的定位。
[0012] 优选的,所述微处理器为ARM9+DSP双核处理器,所述双核处理器每个核心均设置有用于BIOS的线性Flash、加快系统运行的RAM和存储采集的信息的非线性Flash ;所述 DSP处理器专门用于处理音视频信息。
[0013] 优选的,所述便携式远程生命多参数监护终端还设置有输入/输出模块,所述输入模块选用键盘;所述输出模块选用LCD显示屏。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种远程监护系统,其特征在于所述系统包括便携式远程生命多参数监护终端、医院监护中心服务器,所述医院监护中心服务器连入INTERNET 网络中,所述便携式远程生命多参数监护终端通过GPRS网络连入INTERNET网络,通过 INTERNET网络与医院监护中心服务器通讯传输数据。
[0015] 优选的,所述系统还包括终端PC机,所述终端PC机连入INTERNET网络与医院监护中心服务器通讯传输数据,且与便携式远程生命多参数监护终端通过USB通信。
[0016] 优选的,所述系统还包括GPS定位卫星,所述便携式远程生命多参数监护终端通过GPS模块与GPS定位卫星通信进行便携式远程生命多参数监护终端地理位置的定位后, 将地理位置信息传输给医院监护中心服务器。
[0017] 本发明的技术方案属于电子医学仪器与无线通讯领域,本发明提供了一套集成了全球定位技术(GPS定位技术)、通用分组无线服务技术(GPRS)、生理参数传感技术、嵌入式技术及现代计算机技术于一身的便携式远程生命多参数监护终端。
[0018] 针对现有设备的不足和最新的科技发展水平,本项发明提出了一种便携式、多参数、网络化、具有生物传感技术、医学信息处理、GPRS无线通讯、GPS全球定位、自诊断功能的远程监护思想和实现技术,同时通过医院监护中心服务器软件与手持监护仪的远程交互,形成了一套功能集成,覆盖全面的医疗系统,在技术上达到以下目的:
[0019] 研究人体生命参数的无创检测方法和嵌入式实现技术,包括人体血糖含量和血氧饱和度等参数的检测处理;研究对显像医学成像的诊断应用方法和嵌入式实现技术,以及医学图像信息自诊断与网络通讯安全;研究多生命参数的实时检测与协同自诊断理论以及嵌入式实现技术;研究基于GPRS的hternet网络通讯技术;研究低功耗嵌入式系统功能集成和模块电路集成的方法。研究多种模式多种传输方式的综合广泛的医疗网络体系。设计并实现中央医院服务器软件。
[0020] 随着中国现代科技的发展和社会的进步,人们对医疗、保健服务的水平、质量、可及性及方便性的要求越来越高,但目前我国医疗现状与人们这一日益增长的需求存在较为突出的矛盾。其主要表现在:医疗资源分布严重失衡、医疗费用居高不下、农村医疗资源十分紧缺、人口老龄化加剧和亚健康指数不断上升等。国家医药卫生事业的严重滞后已成为我国社会现代化发展的重大瓶颈。然而,我国目前大医院高昂的医疗费用和有限的医疗资源,并由此产生的“过度诊断”、“小病大治”等问题更使医患矛盾频发。
[0021] 心脑血管疾病、恶性肿瘤、慢性呼吸系统疾病和糖尿病四类疾病,此四类疾病已成为影响我国人们生活质量的主要疾病,是导致我国居民死亡的主要疾病。我国60岁及以上人口达到总人口数的10%,标志着我国已进入了老年型国家。而80%〜90%的老年人患有一种或以上慢性疾病。64. 8%的门诊病例和76. 8%的住院慢性疾病患者都通过社区或家庭护理得到解决。由此可见,提供费用低、方便、安全及高效的社区家庭卫生服务是提供居民基本健康服务的重要途径和方法。
[0022] 急诊最重要的是抢救和复苏生命,维持和稳定生命体征、迅速缓解症状、早期处理和预防可能发生的险情,突出快速、有效,力争“峰回路转”。研究得出,院前死亡为急诊死亡的第一主因,为部分急诊病人赢得了第一治疗时间,明显可以降底死亡率、致残率。由此可见,院前实时监护、及时报警、病人追踪定位等举措可为急危病人争取第一救护时间和为后续院内外救治创造有利条件。因此,无论是对于基本的家庭医疗监护或个性化实时监护,还是急危重病人的急救监护,研制出一套高性价比的集多功能于一体的无线远程监护系统具有深远的意义。
[0023] 便携式远程生命多参数监护终端能实时采集人体心电、体温、血压、血糖及胎心音等多种生命参数,并由GPRS无线模块实时发送至医院监护中心服务器,从而实现真正意义上的远程无线实时监护。一旦出现紧急情况,可通过GPS对患者进行实时定位,医院救护中心以最快速度到达救护现场,以免错过第一救护时间。
[0024] 相对于现有技术中的方案,本发明的便携式远程生命多参数监护终端概括起来有以下优点:
[0025] 本发明极大地方便了广大的用户,尤其是一些特殊的群体,如:行动不便的残疾患者和患慢性疾病的老人、需要定期检查的孕妇或儿童、需要长期到医院复查病情的慢性病病人(如高血压、糖尿病、心脏病患者等)及远离医院交通不便利的患者等。
[0026] 本发明有效的降低医院门诊的工作负荷,使得医院门诊可集中资源和精力于危急重症及疑难杂症患者,有效地配置和使用有限的医疗资源;同时也为生活节奏紧张、时间紧迫的用户提供了一个随时随地的个人或家庭医疗保健。
[0027] 本发明终端的便携性使用户可以自由地走动,可以在家或户外时刻监护他们的生理参数而无需去医院;同时不仅可以用作辅助治疗,还能在患者病情突然恶化时及时报警及实时追踪,确保险情时用户能在第一治疗时间得到及时急救。在线的医护人员可以在远端的监护中心观察病人的健康状况并提供实时的诊断和建议,也可以长期对病人进行监护。
[0028] 本发明对健康或亚健康人群的远程监护,以便发现疾病的早期症状。在线医生可以在远端的医院监护中心观察病人的健康状况并提供实时的诊断和建议,从而达到保健和预防疾病的目的。
[0029] 本发明便携式远程生命多参数监护终端可实现人体多种生理参数的实时传输和远程监护,可实现全新的网络化、数字化远程医院监护,以满足家庭远程医疗和急救医疗等需要,为深化新医疗改革及构建新型医疗服务网络打下一定的基础。
附图说明
[0030] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
[0031] 图1为本发明实施例远程监护系统的系统架构图;
[0032] 图2为本发明实施例便携式远程生命多参数监护终端的硬件结构示意图;
[0033] 图3为本发明实施例便携式远程生命多参数监护终端的软件结构示意图;
[0034] 图4为本发明实施例医院监护中心服务器的软件结构示意图;
[0035] 图5为本发明实施例医院监护中心服务器的数据库架构示意图;
[0036] 图6为本发明实施例医院监护中心服务器的通信进程工作示意图;具体实施方式
[0037] 以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解,这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整,未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0038] 实施例
[0039] 如图1为远程监护系统,包括便携式远程生命多参数监护终端、医院监护中心服务器、终端PC机和GPS定位卫星,所述医院监护中心服务器连入INTERNET网络中,所述便携式远程生命多参数监护终端通过GPRS网络连入INTERNET网络,通过INTERNET网络与医院监护中心服务器通讯传输数据。所述终端PC机连入INTERNET网络与医院监护中心服务器通讯传输数据,且与便携式远程生命多参数监护终端通过USB通信。所述便携式远程生命多参数监护终端通过GPS模块与GPS定位卫星通信进行便携式远程生命多参数监护终端地理位置的定位后,将地理位置信息传输给医院监护中心服务器。
[0040] 根据便携式远程生命多参数监护终端的工作原理,本监护系统如错误!未找到引用源。所示。主要由便携式远程生命多参数监护终端和医院监护中心服务器两部分组成。 便携式远程生命多参数监护终端和医院监护中心服务器两部分从功能层次上是密不可分的,但从技术开发层次又是相对独立的。
[0041] 如图2所示,为便携式远程生命多参数监护终端,包括微处理器、网络通讯模块和生命参数采集模块,其特征在于所述生命参数采集模块负责根据指令采集生理信号及音视频信息,并将信号传输给微处理器;所述微处理器接收用户的生理信号及音视频信息后进行分析处理后,通过网络通讯模块将生理信号及音视频信息传输出去。
[0042] 生命参数采集模块包括生理信号采集模块和视频采集通道,所述生理信号采集模块负责采集人体心电、体温、血压、血糖及胎心音信号;所述视频采集通道采集处于便携式远程生命多参数监护终端附近的用户音视频信息。所述网络通讯模块包括蓝牙模块、GPRS 模块和GPS模块;所述蓝牙模块用于与近场的计算机进行通讯传输数据;所述GPRS模块与 GPRS网络通信用于将采集的数据通过GPRS网络传输到远程的医院服务器中;所述GPS模块用于实现便携式远程生命多参数监护终端地理位置的定位。
[0043] 微处理器为ARM9+DSP双核处理器,所述双核处理器每个核心均设置有用于BIOS 的线性Flash、加快系统运行的RAM和存储采集的信息的非线性Flash ;所述DSP处理器专门用于处理音视频信息。DSP核心采用TMS320C5416芯片;ARM9核心采用ARM9S3C2410芯片;所述便携式远程生命多参数监护终端还设置有输入/输出模块,所述输入模块选用键盘;所述输出模块选用LCD显示屏。
[0044] 根据便携式远程生命多参数监护终端的功能需求,本发明按模块化的设计思想设计出一套便于裁剪和扩展的硬件系统。根据本发明生物医学信息处理平台的功能要求,硬件结构由系统核心部分、生命参数采样和网络通讯三部分组成,如图2是系统的硬件平台主要功能模块。便携式远程生命多参数监护终端采用为嵌入式软件。嵌入式软件部分由系统层与应用层组成。系统层又由操作系统层和驱动层组成,主要完成嵌入式操作系统的移植与扩展,应用层完成应用目标程序的实现(如图3所示)
[0045] 医院监护中心服务器操作系统为Windows XP,系统服务器软件系统架构图如图4 所示,数据层分为以数据信息存储管理为目的的数据库,以及以即时消息传输和音视频交流为目的的数据流。数据库存储患者的病历信息,生理数据,同时还管理着软件系统的用户账户,以及患者和服务器的连接记录。数据流为服务器端与客户端提供了良好的端到端的视频、音频、即时消息流,但不进行数据保存。
[0046] 其中控制层主要由收发控制,数据控制和显示控制组成。收发控制管理着多种通讯方案,支持移动终端以无线GPRS传输方式进行连接,支持社区医院中央端或家庭PC以有线传输方式进行连接。数据控制将直接操作后台数据库,包括数据存储、查询、修改和删除控制,生理信号的计算机自动诊断控制,以及用户账户管理控制。显示控制主要负责响应由软件界面捕获的用户操作,以及将后台的数据处理结果反馈到软件界面中。
[0047] 其中界面层是软件系统与用户进行交互的平台,生理信号显示界面清晰准确的描绘了数字心电I,II,V三导联波形,以及其他各项生理信号指标数据;病历信息显示界面简明扼要的展示了患者的基本信息;音视频界面支持与当前连接的患者进行音视频通讯、即时通讯消息传递,控制界面则方便用户控制软件。
[0048] 以下本发明详细说明便携式远程生命多参数监护终端的实现过程。
[0049] 1、生理参数采集
[0050] 心电与体温是本系统监护终端基本检测参数。心电检测采用具有优良性价比的 Ag/AgCl电极。导联线采用标准五导联线(AHA标准:白RA,黑LA,棕V,绿RL,红LL),通过 Wilson电阻网络产生I导、II导、V导(胸导联)三个导联作为心电监控对象,如果对于临床诊断应用则导联越多得到的信息量越多,判断也越准确,临床上一般用标准12导联,对于监护而言,3个导联已经足够,导联太多会导致系统成本升高而且通信的成本也会升高。 心电放大与采集电路的基本参数为:+/-2. 5mV测量范围,前端共模抑制比高于80dB,300Hz 采样率,0. 05〜IOOHz带通+50Hz工频陷波器以及至少100M欧的输入阻抗,IObit的AD转换率。体温的采集通过ET系列高灵敏度的阻值为30K欧的负温度系数(NTC)热敏电阻完成,通过电阻-温度表得到当前的温度,测量范围18°C〜45°C,精度士0. 1°C。而其它非基本参数测量模块如血压、血糖等作为选配模块,终端系统提供UART串口与此类测量模块进行连接,以获取血糖、血糖等参数,已在欧姆龙上臂式电子血压计HEM-752 (误差士4mmHg)、 强生稳步倍加型血糖仪OneTouch SureStep Glucometer (测量范围0〜33. 3mmol/L,误差 0. lmmol/L)和我实验室研制的胎心音采集器(利用超声多普勒及DSP技术,测量范围60〜 240bpm)上测试成功。
[0051] 2、心电数据存储与计算
[0052] 通过MCU内置AD转换器采样得到的每个心电数据是lObit,与现今的存储器字节对齐方式不兼容,心电数据的存储要同时考虑效率与压缩率。表2为三种存储方式的对比 (假定采样率为300Hz)。采用字节对齐方式能达到最快的数据存取速度;而紧凑方式能实现最高的存储器利用率,另一种方案是上述两种方案的折中,但可以直接支持12bit AD转换器。若将数据存储到SD (或microSD)卡中,采用折中方案时,一个2GB的储存卡即可储存长达连续监控半个月的心电数据。
[0053] 表1三种心电存储方式及其比较
Figure CN201993766UD00091
[0055] 接下来是根据采集到的数据计算相关的参数,如瞬时及平均心率、PR间期、QT间期等,本文用基于阈值和斜率的方法来检测QRS波。根据计算出来的参数值与正常范围进行比较来判断用户生理状态正常与否,以实现自诊断功能。为了满足系统的实时性要求,考虑到终端的计算能力,采样得到的心电数据并没有进行复杂的数字处理。系统提供给用户静态以及动态显示两种显示方案,静态显示使用户可以观察特定时间段的生理数据信息, 而动态显示则总是显示当前最新采样信息。
[0056] 3、GPS 定位
[0057] 用户的位置信息通过UART读取GPS模块输出信息获得,通过拾取GPS输出的 GPRMC或者GPGGA语句获得用户的经纬度坐标。GPS定位信息在终端上的显示采用类似定位软件OziExplorer的方法,基本思想是已知一张地图(定位用的地理图片)上的任意不重叠3点(最好分散一些)的精确的经纬度坐标作为计算的基本点,就能根据这三个坐标为基准计算地图上任意点的经纬度;反过来也可以根据经纬度在地图上显示对应的点。GPS 定位测试表明,终端GPS系统的定位误差在数十米范围之内(包括GPS模块误差以及地图误差),对于突发情况下医护人员查找用户的当前位置完全足够。
[0058] 4、数据上传
[0059] 监护终端向医院监护中心服务器发送数据可通过多种通讯方式实现,本系统综合考虑了成本以及便捷性,采用两种途径传递数据:一种是将终端设备连接至PC机,通过PC 机显示各项生理参数及波形,同时将数据传往医院监护中心服务器,这种方式几乎不需要通信成本;另一种是通过终端上的GPRS模块以无线方式进入hternet,将数据传往监护中心,其数据接受自MPU的UART,利用标准AT指令集控制GPRS模块的数据接收及发送,GPRS 模块能自动识别波特率,现在采用的波特率为19200。为保证生理参数的可靠传输,还采用了标准CRC校验来验证数据的完整性与正确性。传输的数据内容包括用户ID、数据类型标志、时间、数据长度、数据本身以及校验码。
[0060] 5、嵌入式操作系统
[0061] 为了提高系统的实时性以及稳定性,本文采用实时操作系统(RTOS) μ C/0S-II进行任务管理,根据中断关联性、紧迫性和关键性等要求对所有操作进行任务优先级划分,任务级优先次序依次为数据接收、数据采集、数据发送、键盘及触摸屏输入、数据处理,最后为显示任务。同时,为了方便的管理大容量存储设备,移植了 pC/fs文件系统,直接支持 Windows上的FAT文件系统。使用μ C/GUI设计终端系统的人机交互界面,在占用资源更少的前提下达到良好的人机交互效果。
[0062] 以下对医院监护中心服务器的实现过程进行详细描述:
[0063] 1、服务器软件设计
[0064] 医院监护中心服务器数据库设计结构如图6所示。数据库采用VC++ +MS SQLServer 2000开发环境,数据库编程采用MS ODBC规范及其对数据库访问的标准API。后台数据库维护了五个表项,并在程序中维护了一个数据源的映射——记录集。程序通过操作记录集间接操作数据库,以实现查找,新增、编辑、删除等用户请求。
[0065] 本文利用操作系统提供的丰富的通信特性,以及微软提供的即时通信COM组件 RTC实现音视频通话、即时消息传递、应用程序与画图板共享等功能。利用RTC提供的API 能够使软件系统创建PC-PC,PC-phone,phone-phone之间通过hternet的呼叫。RTC根据通信双方的能力与带宽选择音频解码器,可支持包括G. 711,G. 722. 1,G. 723,GSM, DVI4与 SIREN在内的多种解码器。视频解码器有H. 263与H. 261两种,本文首选的是H. 263,比特率为6Hbps〜125Kbps,支持OCIF与CIF两种媒体格式。视频捕捉模式为MSH263。
[0066] 2、通讯协议与接口设计
[0067] 服务器软件系统通常需要同时处理多个客户端的数据连接任务,为了及时准确处理连接请求,设计使用了多线程技术来实现并发控制。图7展示了监护中心软件的通信接口详细设计框架。主线程负责维护监听线程,由该线程监听是否有用户数据传来,并产生新的通信线程,通信线程与该用户建立数据通讯通道,从而进行可靠的数据传输,而监听线程继续监听端口是否有其他用户的数据请求。
[0068] 为了使服务器能够与客户端进行数据传输,本发明设计制定了一套合理完善的通信协议。通信协议具体可分为以下几部分:1)握手信号。包内封装用户ID。用于客户端向服务器请求连接。2、服务器收到握手信号,解析数据包,确认ID后与该用户建立一条连接通道。3)客户端收到服务器的确认信息,开始发送生理数据包。对数据量较大的心电数据, 可分为多个数据包并依次发送。不同类型数据包用不同标识区分,包内封装了包序、发送时间等信息。服务器收到数据包,解析其内容,进行CRC校验,根据校验结果正确与否,通知客户端继续发送下一包或者重发当前数据。4)数据发送完毕后,客户端向服务器发送结束信号。服务器确认生理数据类型,并向客户端反馈计算机自动诊断结果,或直接通知客户端关闭通道结束通信。
[0069] 生理信号的处理与自动诊断方法如下:
[0070] QRS波检测:心电信号的QRS波检测是心电图自动分析的基础,它的可靠性对后续自动分析结果的准确性影响很大。生理和病理变化使波形千变万化,而且记录过程中的各种干扰使得问题复杂化,因此QRS波检测是一个重要而且困难的过程。本文采用的是一种改进后的双阈值+阈值动态更新+回溯技术的QRS波检测算法,算法思想如下:
[0071] 1)对心电信号进行滤波、差分计算、逐点平方、移动窗口积分计算。
[0072] 2)对差分与积分后的信号分别进行阈值检测:若两者同时满足阈值条件,则认为检测到了一个R波,并更新阈值。阈值更新按以下方程:
[0073] Thresholdl = (Thremax-Threave)女 0. 2+Threave。
[0074] 3)在所检测到的R波后设定一段时长为200ms的“不应期”,在此期间不进行R波的检测。
[0075] 4)采用回溯技术,若当前R点与上一 R点时间间距超过Tr-r (平均RR间期的 1.6倍),则认为中间可能漏检了一个低幅R波,这时用较低幅度的阈值回朔重判一次: Threshold2 = 0. 5Thresholdl。
[0076] 本发明采用了一种基于决策树的心律失常检测算法,其中RRt为R-R间期,ARt为8个R-R的平均值);通过以下条件进行判断:如心动过缓:RRt > 1. 5s or ARt > 1. 2s ;心动过速:ARt < 0. 5s ;停博或室颤:1. 6s以上无R波;漏博=RRt > 1. 9 (ARt-I) ;PVC =RRt-I < 0. 9 (ARt-2) andl. 75 (ARt-2) < (RRt+RRt-1) < 2. 25 (ARt-2);早博成对:连续两个 PVC。
[0077] 本文采用的算法能够判断出常见的十多种心律失常疾病,诊断信息可以为医师提供参考,也可以及时反馈至患者客户端,对可能出现的心电异常与疾病实现告警。
[0078] 其中本发明使用的主要技术指标:心电:同步五导联、采样率150Hz、共模抑制比 > IOOdB。体温:精度士0. 5%,测温范围18°C — 45°C,测温时间2分钟。血压:精度士0. 5kPa 以内,测量时间20秒。胎心率:检测精度:士1%,测量显示范围:60〜240bpm (次/min)。 音频:采样率8-161ibps可调,MPEGlAudio Layer3方式压缩。视频:最大640 X 480,30帧/ 秒,MPEG4方式压缩。通信:传输时间<2分钟。家庭端软件操作平台:(可选PC机)。医院中央端软件平台:商用台式PC机(2G,300GB,ffin XP)
[0079] 根据对便携式远程生命多参数监护终端功能目标的分析,系统的用户图形界面主要是用于实现较为基础但十分重要的一些功能,如心电波形实时显示、相关重要参数实时显示、系统设置、GPS导航定位地图显示及用户信息显示等。
[0080] 将终端连接到PC机上,在PC端显示的心电信号(I、II、V导联),在PC端设计了数字HR滤波器,很好的解决了基线漂移以及工频干扰问题,同时QRS波群、T波以及P波均清晰可辨。医院监护中心服务器生理数据可通过在界面右方输入查询ID或者姓名,点击查询按钮,可以检索到数据库中对应ID或姓名的患者信息与生理数据。患者信息与生理数据显示在界面左下方,选择其中一项纪录,在右下方的控制区点击播放按钮,便能够观察到该条记录的详细内容。图中展示的是ID为1000的患者的心电I,II,V导联静态波形,以及其他几项生理数据。
[0081] 本发明通过集网络化、高集成、多参数于一体的手持式多生命参数监护终端,在 ARM+DSP双核处理器平台上实现可随身携带的诊断监护设备。这种基于双核微处理器的手持式多参数远程监护和hternet无线网络数据传送系统目前在国际和国内尚没有出现, 所提出的基于多生命参数的联合自诊断技术和基于视频显像的图像监护技术在理论上也属首创。ARM9处理器的速率比上一代产品中使用的单片机提高了 40多倍,同时硬件的体积更小、功耗更低、功能更多、扩展性更强。并应用了多种实用的接口技术。本发明的开发实施和推广应用必将对改善亚健康人群生活质量和提高社区医疗诊断水平产生重要作用。
[0082] 本发明实现多参数监护,使用范围广。由于使用了数字信号传输方式,使得心电、 血压、体温、血糖等多种生理参数可以同时采集和传输,有效提供了资源使用效率,也降低了硬件成本,硬件的模块化设计使得用户可以自由选择组合需要的生理参数采集模块,大大增加了产品的使用范围。
[0083] 本发明构建一套基于GPRS的医学数据远程通讯网络,充分利用现代通讯技术的最新成果,实现多参数远程监护终端与医院监护中心服务器之间的GPRS无线数据通信,通过采用数字信号方式进行传输,加以严格的纠错编码,彻底解决了目前市面上绝大多数远程医疗系统使用的模拟方式传输所无法避免的噪声问题,同时为了缩短产品的开发周期。
[0084] 本发明的系统具有GPS定位功能,更适合于便携式野外监护和老人全天候监护。 本发明在嵌入式系统上实现CMOS视频采集功能,提出基于显像成像的医学图像诊断监护理论和方法。本发明建立一种基于嵌入式系统的多生命参数联合诊断的快速自诊断算法,为患者提供有价值的诊断信息。本发明提出一种适用于手持式设备的医学网络通讯的信息安全思想和相关算法。本发明采用真彩液晶屏,人机界面更华丽。通过真彩TFT液晶屏可以显示更丰富的色彩信息,使得使用者能够获得更好的用户体验。
[0085] 本发明提出适用于便携设备的无创血糖和血氧测量方法,改变有损采血测量的传统方法;本课题组对无创血糖检测进行的初步研究表明,采用多波长近红外光谱方法和偏最小二乘法(PLQ与专家混合算法处理数据,通过多采样实验数据的相关性分析就可以得到人体血糖浓度的检测时结果。本发明提出一种适用于手持式设备的医学网络通讯的信息安全思想和相关算法。本发明采用特殊电路设计,大大降低系统功耗,方便电池供电。本发明采用多层线路板,大大缩小了体积,降低了重量。
[0086] 上述实例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种便携式远程生命多参数监护终端,包括微处理器、网络通讯模块和生命参数采集模块,其特征在于所述生命参数采集模块负责根据指令采集生理信号及音视频信息,并将信号传输给微处理器;所述微处理器接收用户的生理信号及音视频信息后进行分析处理后,通过网络通讯模块将生理信号及音视频信息传输出去。
2.根据权利要求1所述的便携式远程生命多参数监护终端,其特征在于所述生命参数采集模块包括生理信号采集模块和视频采集通道,所述生理信号采集模块负责采集人体心电、体温、血压、血糖及胎心音信号;所述视频采集通道采集处于便携式远程生命多参数监护终端附近的用户音视频信息。
3.根据权利要求2所述的便携式远程生命多参数监护终端,其特征在于所述网络通讯模块包括蓝牙模块、GPRS模块和GPS模块;所述蓝牙模块用于与近场的计算机进行通讯传输数据;所述GPRS模块与GPRS网络通信用于将采集的数据通过GPRS网络传输到远程的医院服务器中;所述GPS模块用于实现便携式远程生命多参数监护终端地理位置的定位。
4.根据权利要求3所述的便携式远程生命多参数监护终端,其特征在于所述微处理器为ARM9+DSP双核处理器,所述双核处理器每个核心均设置有用于BIOS的线性Flash、加快系统运行的RAM和存储采集的信息的非线性Flash ;所述DSP处理器专门用于处理音视频 fn息ο
5.根据权利要求4所述的便携式远程生命多参数监护终端,其特征在于所述便携式远程生命多参数监护终端还设置有输入/输出模块,所述输入模块选用键盘;所述输出模块选用IXD显示屏。
6. 一种远程监护系统,其特征在于所述系统包括便携式远程生命多参数监护终端、医院监护中心服务器,所述医院监护中心服务器连入INTERNET网络中,所述便携式远程生命多参数监护终端通过GPRS网络连入INTERNET网络,通过INTERNET网络与医院监护中心服务器通讯传输数据。
7.根据权利要求6所述的远程监护系统,其特征在于所述系统还包括终端PC机,所述终端PC机连入INTERNET网络与医院监护中心服务器通讯传输数据,且与便携式远程生命多参数监护终端通过USB通信。
8.根据权利要求7所述的远程监护系统,其特征在于所述系统还包括GPS定位卫星,所述便携式远程生命多参数监护终端通过GPS模块与GPS定位卫星通信进行便携式远程生命多参数监护终端地理位置的定位后,将地理位置信息传输给医院监护中心服务器。
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