本地和遠程雙監(jiān)護的動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計

郭芝源　李立　李臻　余琳

摘 要：提出了一種動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)，用于對患者在安靜和日?；顒訝顟B(tài)下的心電圖實施監(jiān)護。該系統(tǒng)采用便攜式心電監(jiān)護儀實時采集患者心電圖，通過移動設(shè)備對患者的呼吸頻率、心率進行本地實時監(jiān)護，并通過遠程心電監(jiān)護平臺實施遠程醫(yī)療診斷。與現(xiàn)有的心電監(jiān)護系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具備本地和遠程雙監(jiān)護功能，可實現(xiàn)對患者心臟的雙重監(jiān)護。

關(guān)鍵詞：心電監(jiān)護；便攜式；藍牙；雙監(jiān)護

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）12-00-02

0 引 言

心血管疾病已成為危害人類健康的主要疾病之一，心電圖（Electrocardiography，ECG）能夠反映心臟的健康狀況，是用于診斷和預(yù)防心血管疾病的有效手段[1，2]。

常規(guī)的診斷用心電圖機[3]只能獲得短時間的心電圖，而對于偶發(fā)性的心血管疾病則無能為力；床邊用的心電監(jiān)護儀[4]可以對患者進行較長時間的心電圖檢測，但是要求患者在安靜狀態(tài)下測量，故限制了患者活動；動態(tài)心電圖機（Holter）[5，6]能夠連續(xù)記錄患者在日常活動狀態(tài)下24～72小時的動態(tài)心電圖，但無法對信號進行實時分析，當(dāng)患者誘發(fā)心血管疾病時，無法得到及時救治；目前流行的便攜式實時心電監(jiān)護儀[7-11]，方便用戶隨身攜帶，可以實時采集并顯示患者在安靜和日?；顒訝顟B(tài)下的心電波形，但是患者難以讀懂心電圖，由于缺乏醫(yī)生的參與，現(xiàn)有的便攜式實時心電監(jiān)護儀無法起到真正的心電監(jiān)護作用。

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文提出了一種動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)，可用于對患者在安靜和日?；顒訝顟B(tài)下的心電圖實施監(jiān)護。該系統(tǒng)通過便攜式心電監(jiān)護儀實時采集患者的動態(tài)心電圖，通過移動設(shè)備對患者的呼吸頻率、心率進行本地實時監(jiān)護，通過遠程心電監(jiān)護平臺實施遠程醫(yī)療診斷。與現(xiàn)有心電監(jiān)護系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具備本地和遠程雙監(jiān)護功能，可實現(xiàn)對患者心臟的雙重保護。

1 本地和遠程雙監(jiān)護的動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本地和遠程雙監(jiān)護的動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)由胸導(dǎo)聯(lián)、便攜式心電監(jiān)護儀、患者移動設(shè)備、患者家用電腦、遠程心電監(jiān)護服務(wù)器和醫(yī)生工作電腦六個部分組成。圖1所示是其動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。其中，便攜式心電監(jiān)護儀通過胸導(dǎo)聯(lián)采集患者心電信號；患者移動設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，采用藍牙接口與便攜式心電監(jiān)護儀進行實時通信，獲取患者實時心率和呼吸頻率；患者家用電腦接入互聯(lián)網(wǎng)，通過USB接口與便攜式心電監(jiān)護儀通信，獲取患者動態(tài)心電圖，并發(fā)送至遠程心電監(jiān)護服務(wù)器；醫(yī)生工作電腦通過互聯(lián)網(wǎng)與遠程心電監(jiān)護服務(wù)器通信，查看心電波形和特征，做出診斷結(jié)果和醫(yī)囑建議。患者移動設(shè)備對患者的心率和呼吸頻率進行實時檢測并預(yù)警，實現(xiàn)本地實時監(jiān)護，由遠程心電監(jiān)護服務(wù)器和醫(yī)生構(gòu)成的遠程心電監(jiān)護平臺實現(xiàn)心血管疾病專家對患者心臟的遠程監(jiān)護。

1.2 胸導(dǎo)聯(lián)

常用的胸部導(dǎo)聯(lián)有CM5、CM1、CM3和CMf導(dǎo)聯(lián)，可分別模擬V5、V1、V3、avf導(dǎo)聯(lián)，其中CM5、CM3、CMf分別對前壁、前間壁、下壁心肌缺血檢出率較高，CM1、CMf的P波顯示清晰，對心律失常的定位、定性診斷有幫助。系統(tǒng)可根據(jù)患者病情，選擇上述任意導(dǎo)聯(lián)。

1.3 便攜式心電監(jiān)護儀

圖2所示是便攜式心電監(jiān)護儀的結(jié)構(gòu)框圖。該監(jiān)護儀由模擬前端AFE、微處理器、可充電電源、電源電壓檢測、調(diào)壓電路、Micro USB接口、充電電路、藍牙和Micro SD 卡這九個部分組成。

模擬前端AFE用于將導(dǎo)聯(lián)線輸出的模擬心電信號數(shù)字化并放大；運行在微處理器上的嵌入式軟件由通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊組成，該模塊能夠?qū)π碾娦盘栠M行濾波、特征提取等處理，并通過藍牙接口將心電特征發(fā)送給患者移動設(shè)備，通過USB接口將完整心電數(shù)據(jù)上傳至患者家用電腦；可充電電源為各部分電路供電；電源電壓檢測對電源電量進行檢測，微處理器依據(jù)電源電壓檢測的結(jié)果判斷電量是否不足、充電是否完成，并根據(jù)需要將電池電量狀態(tài)通過藍牙接口發(fā)送至患者移動設(shè)備；調(diào)壓電路負責(zé)將電源電壓調(diào)節(jié)至各個芯片需要的工作電壓；Micro USB接口完成便攜式心電監(jiān)護儀與患者家用電腦的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)心電圖上傳，并提供對可充電電源進行充電的接口；充電電路實現(xiàn)便攜式心電監(jiān)護儀通過Micro USB對可充電電源充電；藍牙接口實現(xiàn)便攜式心電監(jiān)護儀與患者移動設(shè)備的雙向通訊；Micro SD卡供微處理器存儲心電信號。

1.4 患者移動設(shè)備

患者移動設(shè)備采用具備藍牙接口的移動終端，可采用安卓智能手機或iPhone手機。圖3所示是運行在患者移動設(shè)備上的軟件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所示的系統(tǒng)軟件主要包括手機UI界面、應(yīng)用模塊和數(shù)據(jù)通信模塊。

患者移動設(shè)備具備實時顯示患者的心率和呼吸頻率、心電信號采集控制、心率異常判斷與報警、異常心電上傳至遠程心電監(jiān)護服務(wù)器等功能。

1.5 患者家用電腦

患者家用電腦，一方面通過USB接口獲得便攜式心電監(jiān)護儀Micro SD卡中存儲的完整動態(tài)心電圖；另一方面，通過瀏覽器訪問部署在遠程心電監(jiān)護服務(wù)器上的遠程醫(yī)療診斷平臺，能夠?qū)⑿碾姅?shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，并查看醫(yī)生的診斷結(jié)果和醫(yī)囑建議。

1.6 遠程心電監(jiān)護服務(wù)器

遠程心電監(jiān)護服務(wù)器也可接入互聯(lián)網(wǎng)，部署在服務(wù)器上的遠程醫(yī)療診斷平臺采用B/S架構(gòu)實現(xiàn)，如圖4所示。該平臺架構(gòu)包括用戶管理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、波形顯示、數(shù)據(jù)處理與分析、診斷報告管理模塊。遠程醫(yī)療診斷平臺將來自患者家用電腦的心電圖保存在數(shù)據(jù)庫中，并具備心電波形顯示、心電參數(shù)自動提取和存儲功能，為醫(yī)生診斷提供依據(jù)。

1.7 醫(yī)生工作電腦

醫(yī)生工作電腦接入互聯(lián)網(wǎng)，通過瀏覽器訪問部署在遠程心電監(jiān)護服務(wù)器上的遠程醫(yī)療診斷平臺，能夠查看患者的心電波形，以及心電波形分析結(jié)果，并據(jù)此做出診斷、提出醫(yī)囑建議。

2 結(jié) 語

本文提出了一種動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng)，由胸導(dǎo)聯(lián)、便攜式心電監(jiān)護儀、患者移動設(shè)備、患者家用電腦、遠程心電監(jiān)護服務(wù)器和醫(yī)生工作電腦六個部分組成，用于對患者在安靜和日?；顒訝顟B(tài)下的心電圖實施監(jiān)護。系統(tǒng)通過便攜式心電監(jiān)護儀實時采集患者動態(tài)心電圖，通過患者移動設(shè)備對患者的呼吸頻率、心率進行本地實時監(jiān)護，通過遠程心電監(jiān)護平臺實施遠程醫(yī)療診斷。與現(xiàn)有心電監(jiān)護系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具備本地和遠程雙監(jiān)護功能，實現(xiàn)對患者心臟的雙重保護。

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