摘要
本文介紹了基于GPRS的遠程醫(yī)療系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集終端的設計方法。該系統(tǒng)主要由四部分組成：體溫采集、心電采集、主控電路和藍牙通信模塊。此外，還有相應的少量數(shù)據(jù)處理軟件等。體溫采集部分采用NTC型熱敏電阻作為傳感器，并在硬件和軟件方面進行非線性補償；心電采集部分采用了金屬板電極作為傳感器，并對采集到的心電信號做放大和濾波等處理，并設計了數(shù)字濾波器對心電信號進一步濾波，從而得到了高可靠性的心電波形；主控電路主要包括實時時鐘、數(shù)據(jù)存儲、液晶顯示、低電量報警和通信接口等。主控電路的單片機采用了MSP430系列中的MSP430C1351；系統(tǒng)設置了液晶顯示模塊，能提供給用戶實時的心電波形和體溫；數(shù)據(jù)存儲功能可以存儲用戶的各項生理信息，以供醫(yī)護人員診斷做參考；系統(tǒng)終端可通過COM口和USB口與監(jiān)護中心計算機進行通信。藍牙通信模塊用于采集終端與GPRS模塊之間數(shù)據(jù)通信。
本文還介紹了處理數(shù)據(jù)的軟件方法。在體溫信號的處理中，介紹了線性插值法進行線性補償；在心電信號的處理中，設計數(shù)字濾波器進一步濾波并介紹了一種心電數(shù)據(jù)壓縮的方法。
1 緒論
遠程醫(yī)療是指借助信息及電信技術來交換相隔兩地的患者的醫(yī)療臨床資料及專家的意見。遠程醫(yī)療包括遠程醫(yī)療會診、遠程醫(yī)學教育、建立多媒體醫(yī)療保健咨詢系統(tǒng)等。遠程醫(yī)療是運用計算機、通信、醫(yī)療技術與設備，通過數(shù)據(jù)、文字、語音和圖像資料的遠距離傳送，實現(xiàn)專家與病人、專家與醫(yī)務人員之間異地“面對面”的會診。遠程醫(yī)療不僅僅是醫(yī)療或臨床問題，還包括通訊網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫等各方面問題，并且需要把它們集成到網(wǎng)絡系統(tǒng)中。
1.1 課題的研究目的及意義
隨著人們生活水平的提高，對于現(xiàn)代醫(yī)療的要求日益提高；許多疾病具有較大的危害性、突發(fā)性，而且病癥具有很強的隨機性，要求搶救的時效性非常高；同時，由于我國人口數(shù)量大、密度高，而且老齡化嚴重，如何保障人們得到適當?shù)尼t(yī)療將是一個亟需解決的問題。移動通信技術的發(fā)展使我們看到了移動醫(yī)療的曙光，正如移動通信技術的發(fā)展一樣，遠程移動醫(yī)療及其相關技術的發(fā)展也必將進入快速發(fā)展時期，技術也將日漸成熟完善。
雖然有線傳輸在遠距離傳送時不必增加功率，成本較低，可方便地利用現(xiàn)有的電話通訊線路傳送信號及指導測量，但是如果遠程醫(yī)療采用有線傳輸技術會限制被測對象活動，給用戶帶來極大的不便。而且，隨著現(xiàn)在生活節(jié)奏的加快以及生活方式的改變，采用有線傳輸技術的方案已不能滿足人們的需要。利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡，正好可以解決這一難題。它可以隨時隨地把被監(jiān)測對象的各項信息發(fā)送給監(jiān)護中心，監(jiān)護中心可以根據(jù)信息作出相應的處理。基于無線網(wǎng)絡的遠程移動醫(yī)療將會成為未來遠程醫(yī)療的主要形式?；贕PRS的遠程移動醫(yī)療，可以對戶外檢測對象進行實時監(jiān)護，并把實時數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)護中心，同時醫(yī)療信息平臺還可以提供各種醫(yī)療服務。因此，具有無線移動通信功能的監(jiān)護和急救系統(tǒng)在臨床醫(yī)療中將會發(fā)揮了越來越重要的作用。
遠程移動醫(yī)療系統(tǒng)是利用傳感技術和現(xiàn)代通信技術實時、連續(xù)監(jiān)測用戶的各項生理參數(shù)，并且可以讓采集到的參數(shù)發(fā)送到監(jiān)護中心。系統(tǒng)縮短了醫(yī)生與病人之間的距離，醫(yī)生還可以參考傳回的數(shù)據(jù)為患者提供及時的醫(yī)療服務。監(jiān)護系統(tǒng)可以監(jiān)護的范圍不止局限在醫(yī)院等醫(yī)療機構，它可監(jiān)護通信網(wǎng)絡到達的任何地方。特別是隨著社會老齡化的加劇，遠程移動醫(yī)療正可解決這一難題。系統(tǒng)實時監(jiān)測老年人的各項生理參數(shù)并發(fā)回數(shù)據(jù)，監(jiān)護中心的醫(yī)護人員根據(jù)數(shù)據(jù)判斷老年人的身體狀況，并且在緊急情況下提供急救服務。遠程移動醫(yī)療系統(tǒng)是順應社會發(fā)展及人民對醫(yī)療的需求而發(fā)展起來的。隨著各項技術的發(fā)展，遠程醫(yī)療系統(tǒng)也將會有突破性的發(fā)展。
1.2 國內(nèi)外遠程移動醫(yī)療的發(fā)展狀況
移動醫(yī)療是近幾年來遠程醫(yī)療領域內(nèi)一個研究熱點，但在遠程醫(yī)療中又是一個相對薄弱的環(huán)節(jié)，它提供了一種通過對遠地移動對象生理參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測來研究其生理功能的方法［2］。
國內(nèi)有關遠程醫(yī)療方面的研究大多是利用電話線傳輸醫(yī)學圖像或利用網(wǎng)絡進行遠程會診。例如：“心臟BP機”也是利用固定電話實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸；中衛(wèi)萊康科技發(fā)展（北京）有限公司的技術部負責人介紹說，遠程心臟監(jiān)護技術主要由信息采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理等幾部分構成。信息采集技術是在傳統(tǒng)醫(yī)療器械的基礎上根據(jù)移動特性修改的，已相當成熟。而此前一些人比較擔心目前的網(wǎng)絡能否準確傳輸遠程心臟監(jiān)護中需要的大量、復雜數(shù)據(jù)，其實這在目前2.5G的網(wǎng)絡環(huán)境下也不再是技術難題。放眼3G網(wǎng)絡環(huán)境，數(shù)據(jù)傳輸速率將更加快速，用戶使用會更加方便，而且預期的使用費也會更加便宜，可以實現(xiàn)瞬間完成心電數(shù)據(jù)等內(nèi)容的傳輸，從而實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量長時間的實時監(jiān)護；福州大學已研制成的“CTTM-1000遠程心電中央監(jiān)護系統(tǒng)”，用戶端的心電監(jiān)測發(fā)送裝置由無線發(fā)送和座機兩部分組成，可工作于基本聲禍合和無線發(fā)射轉發(fā)工作方式，最后通過電話線傳送數(shù)據(jù)，可對患者心電進行監(jiān)護和動態(tài)分析，存儲異常心電并報警，患者可隨時將已存儲的或實時的心電信號通過公用電話網(wǎng)以數(shù)字調制方式傳送到醫(yī)院監(jiān)護中心［5］;此外還有解放軍總后勤部衛(wèi)生部提出了軍隊衛(wèi)生系統(tǒng)信息化建設“三大工程”，并分別被列為國家“金衛(wèi)工程”軍字1、2、3號工程，其中軍字2號工程即為建設全軍醫(yī)藥衛(wèi)生信息網(wǎng)絡和遠程醫(yī)療會診系統(tǒng)；1995年上海教育科研網(wǎng)、上海醫(yī)大遠程會診項目啟動，并成立了遠程醫(yī)療會診研究室。上海醫(yī)科大學建立并實驗實現(xiàn)了國內(nèi)第一家較為完善的基于INTERNET網(wǎng)的遠程醫(yī)療系統(tǒng)模型，該系統(tǒng)模型主要采用客戶/服務器框架結構，以支持分布式并發(fā)和多媒體處理的SYBASE數(shù)據(jù)庫作為主要的后臺數(shù)據(jù)庫服務器，利用目前應用廣泛的桌面視頻會議系統(tǒng)作為遠程專家會診的技術主干，在實驗和推廣過程中取得了比較成功的經(jīng)驗。2006年1月12日在人民大會堂舉行了“中國遠程心電監(jiān)測網(wǎng)絡體系”的啟動儀式，解決中國心血管疾病，降低發(fā)病率、復發(fā)率、致殘率和致死率，提高全民保健意識［6］。
國外在60年代開始進行移動醫(yī)療方面的研究。美國聯(lián)航正投入試驗運行的遠程醫(yī)療系統(tǒng)，提供了全方位的生命信號檢測，包括心臟、血壓、呼吸等。在飛行過程中，可通過移動通訊系統(tǒng)及時得到全球各地的醫(yī)療支持；希臘還有一種安裝于救護車的監(jiān)護系統(tǒng)，通過GSM網(wǎng)與醫(yī)院的監(jiān)護中心取得聯(lián)系，可隨時監(jiān)測患者生理參數(shù)，及時獲得醫(yī)生指導，爭取搶救時間，這一系統(tǒng)已在希臘、瑞典、意大利、塞浦路斯投入使用；日本北海道大學的一個遠程醫(yī)療小組研究了多種移動通信方式的遠程監(jiān)護系統(tǒng)，可用于飛機、輪船、救護車等移動條件下的病人監(jiān)護；喬治亞州教育醫(yī)學系統(tǒng)（CSAMS）是目前世界上規(guī)模最大、覆蓋面最廣的遠程教育和遠程醫(yī)療網(wǎng)絡，可進行有線、無線和衛(wèi)星通信活動，遠程醫(yī)療網(wǎng)是其中的一部分。
目前，面向家庭、個人的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)成為醫(yī)療技術領域的熱點，隨著數(shù)字移動通信技術發(fā)展和完善，基于GPRS的移動醫(yī)療必將成為遠程醫(yī)療發(fā)展的一個必然趨勢，在人們的日常生活中起者舉足輕重的作用。
1.3 本論文研究的內(nèi)容
本論文主要研究了移動醫(yī)療系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端部分，該終端由五部分組成：心電采集、體溫采集、主控電路、液晶顯示和串行通信。該終端由用戶隨身攜帶，隨時監(jiān)測用戶的生理信號，并可通過液晶實時顯示。本文詳細論述了信號采集的軟硬件設計過程，利用數(shù)據(jù)處理軟件處理生理信號的方法過程以及主控電路及外圍電路的設計過程。此外，本終端還設置有RS232口、USB口和藍牙通信模塊，能方便直接和監(jiān)護中心進行可靠數(shù)據(jù)通信。
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