專利名稱：心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，特別涉及一種三導(dǎo)聯(lián)心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
心電信號(hào)是人類最早研究并應(yīng)用于臨床的生物電信號(hào)之一，它比其他生物電信號(hào)更易于檢測(cè)，并具有較直觀的規(guī)律性，目前仍然是生物醫(yī)學(xué)工程界的重要研究對(duì)象之一。心臟在機(jī)械收縮之前，心肌預(yù)先發(fā)生電的激動(dòng)，并向全身各部位放散，從而在體表的不同部位產(chǎn)生電位差。通過(guò)體表把這種變動(dòng)著的電位差按時(shí)間順序描記出來(lái)的連續(xù)曲線就是心電圖，常規(guī)心電圖是病人在靜臥情況下由心電圖儀記錄的心電活動(dòng)，它一般有12個(gè)導(dǎo)聯(lián)，反映了額面和橫面上的心電位變化，可以從多個(gè)角度觀察到心臟的活動(dòng)情況，能對(duì)心肌梗死、早博、左前支阻塞和左后支阻塞等進(jìn)行定位診斷，是心臟病診斷的重要手段之一，但是常規(guī)心電圖僅記錄6～100個(gè)心動(dòng)周期，歷時(shí)僅幾秒～1分鐘左右，只能獲取很少有關(guān)心臟狀態(tài)的信息，一個(gè)正常人一天24小時(shí)心博數(shù)達(dá)10萬(wàn)次以上，所以在有限的時(shí)間內(nèi)，記錄發(fā)生心率失常的概率是很低的，尤其是一些陣發(fā)性心率失常，即使病人有自覺癥狀，但在做常規(guī)心電圖檢查時(shí)也往往難以捕獲。
由于心臟病發(fā)病時(shí)一般具有突發(fā)性、短暫性和危險(xiǎn)性的特點(diǎn)，所以有必要對(duì)患者的心電圖進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)搶救和疾病預(yù)報(bào)，目前我國(guó)醫(yī)療資源仍然十分緊張，遠(yuǎn)程醫(yī)療、社區(qū)護(hù)理是解決這一問(wèn)題的有效辦法，可供心臟病人使用的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀，有著廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)有以下幾種(1)動(dòng)態(tài)心電圖記錄回放系統(tǒng)(HOLTER系統(tǒng))1957年，美國(guó)物理學(xué)博士NormanJ Holter首創(chuàng)了一種用磁帶記錄器對(duì)正?；顒?dòng)狀態(tài)下的病人做長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)心電圖記錄的方法，開辟了時(shí)間全信息和環(huán)境全信息心電記錄和診斷的新領(lǐng)域，從而在某種程度上彌補(bǔ)了常規(guī)心電圖的不足之處。這種長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)記錄的心電圖稱為動(dòng)態(tài)心電圖，它是心電學(xué)的一個(gè)分支，通過(guò)便攜式記錄器連續(xù)監(jiān)測(cè)、記錄人體24h或更長(zhǎng)時(shí)間的心電動(dòng)態(tài)變化信息，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)回放、處理和分析，再由打印機(jī)輸出心電圖，通過(guò)動(dòng)態(tài)心電圖能夠發(fā)現(xiàn)短暫性或一過(guò)性的異常心電變化，對(duì)心率失常的檢出、早期心血管病診斷、抗心率失常治療的評(píng)價(jià)以及心率失常和生理關(guān)系的研究具有重要意義，從而為臨床診斷、治療及研究提供重要的客觀依據(jù)。1961年，以德瑪公司的產(chǎn)品為代表，美國(guó)最先將動(dòng)態(tài)心電圖技術(shù)應(yīng)用到臨床，以后很快在發(fā)達(dá)國(guó)家得到普及。自1978年我國(guó)開始引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)以來(lái)，臨床應(yīng)用逐步深入，已從大醫(yī)院逐步向中小醫(yī)院普及，成為心血管疾病診斷領(lǐng)域中的實(shí)用、高效、無(wú)創(chuàng)、安全、準(zhǔn)確、可重復(fù)性強(qiáng)的重要檢查方法。傳統(tǒng)式的HOLTER系統(tǒng)包含兩部分一部分是帶在病人身上的慢速磁帶記錄盒；另一部分是回放分析系統(tǒng)。此類HOLTER系統(tǒng)中，馬達(dá)變速、需定期保養(yǎng)和更換是磁帶記錄的一大難題。1985年后，出現(xiàn)了固態(tài)HOLTER系統(tǒng)，以美國(guó)即公司為代表，它是把心電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后存儲(chǔ)在芯片上，避免了馬達(dá)引起的一些問(wèn)題；但是這類HOLTER系統(tǒng)，記錄盒內(nèi)存有限，可能丟失大量信息。
(2)電話傳送心電圖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Trans-Telephonic Monitoring，TTM)1960年，美國(guó)及加拿大的醫(yī)療中心相繼開創(chuàng)了冠心病監(jiān)護(hù)病房和加強(qiáng)護(hù)理病房，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的示波監(jiān)護(hù)及血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)對(duì)病人進(jìn)行治療，但是，面對(duì)數(shù)量龐大、分布環(huán)境復(fù)雜的院外患者，HOLTER和CCU等還是無(wú)法解決問(wèn)題，20世紀(jì)70年代，美國(guó)研制成功了利用電話傳送心電圖的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以微機(jī)為基礎(chǔ)的心電傳輸/接收和心電數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，通過(guò)電話傳輸心電信息和計(jì)算機(jī)處理實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的心電監(jiān)護(hù)，病人使用記錄/發(fā)射器可通過(guò)電話向監(jiān)測(cè)中心傳輸心電數(shù)據(jù)，醫(yī)生根據(jù)心電信號(hào)改變和患者訴說(shuō)的病情，向患者提供診斷與治療意見，為院外心臟病人的長(zhǎng)期心電監(jiān)測(cè)和治療提供了方便。
(3)無(wú)線實(shí)時(shí)傳送心電圖監(jiān)護(hù)系統(tǒng)TTM系統(tǒng)是一種微型、輕便、價(jià)格便宜、易操作、不受時(shí)間、地域限制的心電監(jiān)護(hù)工具，它對(duì)偶發(fā)和可疑有心律失常癥者有良好的的監(jiān)測(cè)效果，然而，該裝置也有一些缺點(diǎn)不能捕捉非常短暫的心律失常，不能發(fā)現(xiàn)無(wú)癥狀心律失?；蚨巫兓?，需要有電話才能和TTM中心聯(lián)系等。
面向移動(dòng)的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)可以解決這些問(wèn)題，國(guó)外開展此項(xiàng)研究比較早，歐美等國(guó)家早在上個(gè)世紀(jì)90年代中期，在2G數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)剛開始投入運(yùn)營(yíng)就開始了相關(guān)研究，在美國(guó)就有多所大學(xué)進(jìn)行了基于移動(dòng)通信技術(shù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的研究，其中開展較早的并取得一定成果的有美國(guó)馬里蘭州立大學(xué)進(jìn)行的Mobile Telemedicine Testbed項(xiàng)目，該項(xiàng)目開始于1996年，主要是研究利用移動(dòng)通信技術(shù)在急救車上向急救中心傳輸病人的重要生理信息的可行性和實(shí)用性，為了保證有足夠的帶寬，其使用了一個(gè)2～8臺(tái)GSM手機(jī)構(gòu)成的手機(jī)陣列作為通信平臺(tái)，該系統(tǒng)已在臨床試用，并取得了比較理想的效果；歐洲大部分國(guó)家采用的是移動(dòng)通信這一平臺(tái)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療，一是歐洲本來(lái)就擁有很發(fā)達(dá)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，二是因?yàn)闅W洲的地理環(huán)境決定其可以采用移動(dòng)通信方式來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療；在澳大利亞一公司已經(jīng)開發(fā)出掌上心電監(jiān)護(hù)儀，并已通過(guò)美國(guó)FDA(美國(guó)食品與藥品管理局)認(rèn)證；而在亞洲，新加坡的南洋理工大學(xué)也開展了類似的研究項(xiàng)目，用于急救車上的心電數(shù)據(jù)傳輸；國(guó)內(nèi)有的心電傳輸方案是將心電信息經(jīng)過(guò)調(diào)制后變成音頻信息，經(jīng)手機(jī)發(fā)送到有線電話上，再解調(diào)，從技術(shù)上說(shuō)，這與TTM沒有區(qū)別。還有的公司采用的方案是采集器+發(fā)送器(PDA或手機(jī))，這必然導(dǎo)致其價(jià)格昂貴，且PDA或手機(jī)的其他功能對(duì)于絕大部分患者根本沒有必要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種三導(dǎo)聯(lián)心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。
本發(fā)明由患者使用的心電監(jiān)護(hù)儀、設(shè)立在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中心和連接它們的公共通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。心電監(jiān)護(hù)儀包括數(shù)據(jù)采集單元、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)單元、單片機(jī)處理單元、通信單元、人機(jī)交互單元和供電單元；監(jiān)護(hù)中心包括一臺(tái)連接在Internet上的服務(wù)器計(jì)算機(jī)、交換機(jī)和多個(gè)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的工作站計(jì)算機(jī)以及電話、打印機(jī)組成；公共通信網(wǎng)絡(luò)包括有GSM、GPRS和Internet等。監(jiān)護(hù)儀和監(jiān)護(hù)中心的無(wú)線通信方法采用了客戶端/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，客戶端為用戶使用的監(jiān)護(hù)儀，服務(wù)器為監(jiān)護(hù)中心，監(jiān)護(hù)儀通過(guò)GPRS無(wú)線接入Internet和監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；監(jiān)護(hù)儀具備USB接口，可通過(guò)其將存儲(chǔ)的心電圖傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中；監(jiān)護(hù)儀還可用于撥打監(jiān)護(hù)中心等的電話。
本發(fā)明中的心電監(jiān)護(hù)儀主要具有如下4個(gè)功能1.三導(dǎo)聯(lián)三通道同步心電信號(hào)的采集與顯示三導(dǎo)聯(lián)三通道同步心電圖是指對(duì)三個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電信號(hào)同時(shí)采集、同時(shí)放大并同步記錄或發(fā)送，與采用三導(dǎo)聯(lián)體系的單導(dǎo)聯(lián)心電圖相比，它能更準(zhǔn)確地反映心臟的活動(dòng)情況。監(jiān)護(hù)儀具備液晶顯示屏，可以選擇顯示其中一個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電圖。
2.無(wú)線發(fā)送與接收當(dāng)患者感覺心前區(qū)不適或頭暈時(shí)，按動(dòng)相應(yīng)按鍵，該監(jiān)護(hù)儀將會(huì)把按鍵之前的二十秒和之后的二十秒的心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送到監(jiān)護(hù)中心，監(jiān)護(hù)中心全天候有醫(yī)生坐診，患者發(fā)送的心電數(shù)據(jù)會(huì)得到他們的立即處理，處理之后監(jiān)護(hù)中心會(huì)將診斷結(jié)果發(fā)送到監(jiān)護(hù)儀，并顯示在液晶屏上，患者可以根據(jù)醫(yī)生的指導(dǎo)用藥或采取自救措施。
3.心電圖連續(xù)記錄與傳輸該監(jiān)護(hù)儀具備的HOLTER功能支持長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)(可以擴(kuò)充到48小時(shí)或72小時(shí))的心電圖連續(xù)記錄，記錄的數(shù)據(jù)可以通過(guò)USB高速上傳到PC機(jī)用于對(duì)患者的心電圖進(jìn)行HOLTER分析。
4.緊急情況下的呼救功能該監(jiān)護(hù)儀內(nèi)置的無(wú)線通信模塊支持GSM手機(jī)通話功能，患者需要在監(jiān)護(hù)中心注冊(cè)緊急呼叫號(hào)碼并導(dǎo)入到監(jiān)護(hù)儀內(nèi)。當(dāng)患者遇到緊急情況，可以呼叫事先注冊(cè)的電話，告之方位信息等。
心電監(jiān)護(hù)儀在外觀上包括有心電導(dǎo)聯(lián)線、液晶屏、6個(gè)按鍵、MiniUSB接口、電源開關(guān)、話筒、聽筒。
監(jiān)護(hù)儀的心電數(shù)據(jù)采集單元采用的是三導(dǎo)聯(lián)三通道同步心電監(jiān)護(hù)，對(duì)三個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電信號(hào)同時(shí)采集、同時(shí)放大并同步記錄或發(fā)送，它由三路相同的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)采集電路組成。如圖3所示，單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)采集電路由限幅保護(hù)和抗高頻電路、前置級(jí)放大電路、屏蔽驅(qū)動(dòng)和右腿驅(qū)動(dòng)電路、單極性調(diào)整電路、第二級(jí)放大電路、一階低通濾波器電路和二階VCVS帶阻濾波器電路組成，其電路之間的聯(lián)接如圖4所示前端以連接檢測(cè)點(diǎn)電極的導(dǎo)聯(lián)線為檢測(cè)輸入端，直接將信號(hào)聯(lián)接到限幅保護(hù)和抗高頻電路，該電路輸出經(jīng)前置差動(dòng)放大后輸出端聯(lián)接到屏蔽驅(qū)動(dòng)和右腿驅(qū)動(dòng)，該輸出端經(jīng)單極性調(diào)整，又聯(lián)接第二級(jí)放大器輸入端，第二級(jí)放大器輸出經(jīng)一階低通濾波器連接到二階帶阻濾波器輸入端，其輸出為放大了的心電信號(hào)，將其連接到單片機(jī)處理單元的A/D轉(zhuǎn)換部分。
監(jiān)護(hù)儀的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)單元電路的連接如圖5所示前端以連接檢測(cè)點(diǎn)電極的導(dǎo)聯(lián)線為檢測(cè)輸入端，其中一個(gè)信號(hào)端作為人體地，另外兩個(gè)信號(hào)端分別連接兩個(gè)放大器，兩放大器輸出端同時(shí)接入下一放大器，其輸出再經(jīng)兩極放大器后聯(lián)接到雙三極管驅(qū)動(dòng)器，輸出端即為脫落信號(hào)，將其連接到單片機(jī)處理單元。
監(jiān)護(hù)儀的單片機(jī)處理單元如圖2所示，它以采用ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器為核心，在處理器的擴(kuò)展存儲(chǔ)器接口分別擴(kuò)展了SDRAM和NAND FLASH，其中SDRAM用來(lái)存儲(chǔ)運(yùn)行時(shí)的程序代碼和作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，NAND FLASH用于存儲(chǔ)程序代碼和心電數(shù)據(jù)。單片機(jī)處理單元的A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)輸入的放大了的心電信號(hào)進(jìn)行采樣并量化。三路導(dǎo)聯(lián)脫落信號(hào)分別連接到三個(gè)GPIO接口。
監(jiān)護(hù)儀的通信單元如圖2所示，它包含MC35GPRS模塊和USB通信模塊兩部分。MC35GPRS無(wú)線通信模塊與單片機(jī)處理單元之間通過(guò)串口和GPIO連接，MC35GPRS模塊同時(shí)連接SIM卡、話筒、聽筒和天線。MC35GPRS模塊內(nèi)部不需要含有TCP/IP協(xié)議棧。
監(jiān)護(hù)儀的人機(jī)交互單元如圖2所示，它包含液晶、鍵盤和蜂鳴器。其中液晶與單片機(jī)處理單元的GPIO口連接，通過(guò)幾個(gè)GPIO口仿液晶的串行通信時(shí)序。鍵盤包含六個(gè)按鍵，分別對(duì)應(yīng)6個(gè)GPIO接口。蜂鳴器連接到一個(gè)GPIO接口。
監(jiān)護(hù)儀的供電單元如圖6所示，它采用單節(jié)可充電鋰電池供電。電路的連接關(guān)系為首先通過(guò)升壓電路將電池電壓升高到4.3V，然后分為4路，一路直接供給MC35GPRS模塊，一路經(jīng)過(guò)輸出為3.3V的降壓電路將電壓穩(wěn)定在3.3V供給I/O單元和模擬電路。另外兩路分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)輸出為1.8V的降壓電路將電壓穩(wěn)定在1.8V然后分別供給CPU的內(nèi)核和職守單元。模擬電路的地和數(shù)字電路的地采用單點(diǎn)共地的方法連接。
監(jiān)護(hù)儀的工作原理如下單片機(jī)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)采集單元送來(lái)的心電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后將心電圖顯示在液晶上，同時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，若用戶需要記錄，則首先將數(shù)據(jù)壓縮，然后通過(guò)文件系統(tǒng)以文件的形式記錄在NAND FLASH中。若用戶需要無(wú)線發(fā)送，則首先將數(shù)據(jù)壓縮，然后通過(guò)LWIP對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行TCP/IP打包，然后通過(guò)PPP軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行PPP打包，最后通過(guò)AT指令將數(shù)據(jù)發(fā)送給MC35GPRS模塊繼而發(fā)送到監(jiān)護(hù)中心的服務(wù)器計(jì)算機(jī)中。若患者需要緊急呼叫，則可以選擇預(yù)撥打的電話并通過(guò)AT指令將命令發(fā)送給MC35GPRS模塊進(jìn)行呼叫。
為實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)儀的功能，監(jiān)護(hù)儀嵌入了6個(gè)功能模塊，具體介紹如下(1)監(jiān)護(hù)儀的控制模塊監(jiān)護(hù)儀的控制模塊負(fù)責(zé)控制監(jiān)護(hù)儀的啟動(dòng)和運(yùn)行，其執(zhí)行流程如圖15所示，步驟如下步驟1.監(jiān)護(hù)儀通電；步驟2.運(yùn)行系統(tǒng)初始化模塊；步驟3.操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)初始化；步驟4.運(yùn)行圖形用戶界面模塊；步驟5.提示插入U(xiǎn)SB電纜，并開始倒計(jì)時(shí)；步驟6.如果倒計(jì)時(shí)結(jié)束前沒有檢測(cè)到插入U(xiǎn)SB電纜，則跳到步驟8；步驟7.如果倒計(jì)時(shí)結(jié)束前檢測(cè)到插入了USB電纜，則進(jìn)入U(xiǎn)SB通信模塊；步驟8.等待用戶的按鍵操作；步驟9.監(jiān)護(hù)儀斷電。
(2)監(jiān)護(hù)儀的USB通信模塊PC機(jī)可通過(guò)USB配置監(jiān)護(hù)儀內(nèi)的ID號(hào)和電話，并可通過(guò)USB讀取監(jiān)護(hù)儀中存儲(chǔ)的心電數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)的方法為在軟件上定義了4個(gè)命令，分別為配置監(jiān)護(hù)儀，讀取文件列表，讀取文件內(nèi)容和刪除文件。配置監(jiān)護(hù)儀就是可以通過(guò)PC機(jī)對(duì)監(jiān)護(hù)儀進(jìn)行配置，配置信息包含用戶ID號(hào)，監(jiān)護(hù)中心的網(wǎng)絡(luò)地址，急救中心、監(jiān)護(hù)中心和家屬的電話等；讀取文件列表為監(jiān)護(hù)儀將首先通過(guò)文件系統(tǒng)提供的掃描文件的函數(shù)獲得監(jiān)護(hù)儀中存儲(chǔ)的心電數(shù)據(jù)的文件列表，并將此表傳輸?shù)絇C中；讀取文件內(nèi)容為，USB傳輸軟件將每個(gè)文件打開，將其內(nèi)容讀出并傳輸?shù)絇C機(jī)中；刪除文件為將監(jiān)護(hù)儀內(nèi)存儲(chǔ)的心電數(shù)據(jù)刪除。USB通信模塊的執(zhí)行流程如圖16所示，步驟如下步驟1.讀取PC機(jī)發(fā)送的命令；步驟2.如果不是“配置”命令，跳到步驟4；步驟3.將“配置信息”寫入監(jiān)護(hù)儀中，跳到步驟1；步驟4.如果不是“讀文件列表”命令，跳到步驟6；步驟5.將“文件列表”傳輸給PC機(jī)，跳到步驟1；步驟6.如果不是“讀文件內(nèi)容”命令，跳到步驟8；步驟7.將“文件內(nèi)容”傳輸給PC機(jī)，跳到步驟1；步驟8.如果不是“刪除”命令，跳到步驟1；步驟9.將監(jiān)護(hù)儀中存儲(chǔ)的心電文件刪除，跳到步驟1。
(3)監(jiān)護(hù)儀的心電數(shù)據(jù)記錄模塊當(dāng)患者需要記錄時(shí)按記錄鍵，監(jiān)護(hù)儀開始記錄心電圖，再次按此鍵，將停止記錄。每次記錄的心電數(shù)據(jù)都以3個(gè)文件的形式儲(chǔ)存，分別對(duì)應(yīng)3個(gè)導(dǎo)聯(lián)。再次記錄，就會(huì)另外再生成三個(gè)文件。NAND FLASH被文件系統(tǒng)劃分為兩個(gè)區(qū)，第一個(gè)區(qū)用于存放程序代碼，另一個(gè)區(qū)用于存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)。心電數(shù)據(jù)記錄模塊的執(zhí)行流程如圖17所示，步驟如下步驟1.根據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息，創(chuàng)建新的記錄心電數(shù)據(jù)的文件；步驟2.采集10秒的心電數(shù)據(jù)；步驟3.調(diào)用心電數(shù)據(jù)壓縮模塊壓縮心電數(shù)據(jù)；步驟4.將數(shù)據(jù)寫入文件中；步驟5.如果現(xiàn)在結(jié)束記錄，跳到步驟7；步驟6.跳到步驟2；步驟7.關(guān)閉文件。
(4)監(jiān)護(hù)儀的心電數(shù)據(jù)壓縮模塊在記錄或發(fā)送之前，都采用了無(wú)損壓縮的方法對(duì)心電圖進(jìn)行了壓縮以節(jié)約空間和時(shí)間。這里采用的壓縮算法為自適應(yīng)的算術(shù)編碼LZARI。心電數(shù)據(jù)壓縮模塊的執(zhí)行流程如圖18所示，步驟如下步驟1.開辟一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮臨時(shí)緩沖區(qū)；步驟2.將輸入的心電數(shù)據(jù)移位，然后將其放入臨時(shí)緩沖區(qū)中；步驟3.調(diào)用LZARI壓縮模塊壓縮數(shù)據(jù)；步驟4.釋放數(shù)據(jù)壓縮臨時(shí)緩沖區(qū)。
(5)監(jiān)護(hù)儀的心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送并接收診斷結(jié)果模塊監(jiān)護(hù)儀啟動(dòng)后首先會(huì)與監(jiān)護(hù)中心建立TCP連接，連接建立以后，監(jiān)護(hù)儀會(huì)時(shí)刻保存患者最近20秒的心電數(shù)據(jù)，當(dāng)患者按發(fā)送鍵時(shí)，監(jiān)護(hù)儀會(huì)繼續(xù)采集20秒的心電數(shù)據(jù)，然后，將按鍵之前保存的20秒心電數(shù)據(jù)和按鍵之后采集的20秒的心電數(shù)據(jù)壓縮后通過(guò)TCP連接發(fā)送到監(jiān)護(hù)中心，并等待監(jiān)護(hù)中心返回診斷結(jié)果，當(dāng)監(jiān)護(hù)儀收到診斷結(jié)果以后，會(huì)將診斷結(jié)果顯示在液晶屏上。心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送并接收診斷結(jié)果模塊的執(zhí)行流程如圖19所示，步驟如下步驟1.將前20秒的壓縮過(guò)的心電數(shù)據(jù)放到發(fā)送緩沖區(qū)中；步驟2.再采集20秒的心電數(shù)據(jù)，壓縮后添加到發(fā)送緩沖區(qū)中；步驟3.調(diào)用無(wú)線發(fā)送模塊，將發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)護(hù)中心；步驟4.如果接收到了“診斷結(jié)果”，跳到步驟6；步驟5.等待片刻，跳到步驟4；步驟6.顯示診斷結(jié)果在監(jiān)護(hù)儀液晶屏幕上。
(6)監(jiān)護(hù)儀的緊急呼叫模塊用戶首先按呼叫鍵，進(jìn)入呼叫界面，然后按翻頁(yè)鍵選擇要呼叫的電話，然后再次按呼叫鍵，就撥打了那個(gè)選擇了的電話。電話號(hào)碼是事先通過(guò)USB配置到監(jiān)護(hù)儀內(nèi)的，監(jiān)護(hù)儀不提供可輸入數(shù)字的按鍵，通過(guò)串口向MC35發(fā)送特定的AT指令，即可實(shí)現(xiàn)電話功能。緊急呼叫模塊的執(zhí)行流程如圖20所示，步驟如下步驟1.進(jìn)入呼叫界面；步驟2.選擇電話號(hào)碼；步驟3.呼叫選擇的電話號(hào)碼；步驟4.對(duì)方接聽進(jìn)入通話狀態(tài)；步驟5.掛斷電話。
如圖1所示，監(jiān)護(hù)中心的物理組成包含有一臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī)、多個(gè)工作站計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、電話以及打印機(jī)。連接關(guān)系為服務(wù)器計(jì)算機(jī)外部連接Internet，內(nèi)部連接到局域網(wǎng)，多個(gè)工作站計(jì)算機(jī)也分別都連接到局域網(wǎng)，打印機(jī)在局域網(wǎng)上共享。監(jiān)護(hù)中心運(yùn)行的監(jiān)護(hù)軟件也包括服務(wù)器端版本和工作站端版本。在服務(wù)器計(jì)算機(jī)上安裝有Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)護(hù)中心軟件服務(wù)器端版本，在每個(gè)工作站計(jì)算機(jī)上安裝有Windows操作系統(tǒng)和監(jiān)護(hù)中心軟件工作站端版本。
監(jiān)護(hù)中心主要具有如下2個(gè)功能1.處理監(jiān)護(hù)儀無(wú)線發(fā)送的心電數(shù)據(jù)2.處理監(jiān)護(hù)儀通過(guò)USB上傳的數(shù)據(jù)監(jiān)護(hù)中心處理監(jiān)護(hù)儀無(wú)線發(fā)送的心電數(shù)據(jù)的工作原理如下服務(wù)器計(jì)算機(jī)通過(guò)Internet與監(jiān)護(hù)儀進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，將接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)分發(fā)給各個(gè)工作站計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，工作站計(jì)算機(jī)由醫(yī)生操作，工作站計(jì)算機(jī)將接收到的心電圖顯示在屏幕上，醫(yī)生根據(jù)心電圖輸入診斷結(jié)果，并通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)送給服務(wù)器計(jì)算機(jī)，服務(wù)器計(jì)算機(jī)再通過(guò)Internet將結(jié)果發(fā)送給監(jiān)護(hù)儀；如圖21所示，監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀無(wú)線發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理按下列步驟執(zhí)行步驟1.服務(wù)器計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)傳給某個(gè)工作站計(jì)算機(jī)，并同時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟2.工作站計(jì)算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮；步驟3.在工作站計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示接收到的心電圖；步驟4.醫(yī)生根據(jù)心電圖輸入診斷結(jié)果；步驟5.將診斷結(jié)果發(fā)送給服務(wù)器計(jì)算機(jī)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟6.服務(wù)器計(jì)算機(jī)將診斷結(jié)果再發(fā)送給監(jiān)護(hù)儀。
監(jiān)護(hù)中心處理監(jiān)護(hù)儀通過(guò)USB上傳的數(shù)據(jù)的工作原理如下工作站計(jì)算機(jī)通過(guò)USB讀取監(jiān)護(hù)儀中的數(shù)據(jù)，并存入服務(wù)器計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)讀取完畢后，工作站計(jì)算機(jī)將對(duì)心電數(shù)據(jù)解壓縮并進(jìn)行自動(dòng)分析并分類，然后顯示分類后的心電圖給醫(yī)生。醫(yī)生根據(jù)心電圖輸入診斷結(jié)果并打印給患者。如圖22所示，監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀通過(guò)USB上傳的數(shù)據(jù)的處理按下列步驟執(zhí)行步驟1.某工作站計(jì)算機(jī)通過(guò)USB讀取監(jiān)護(hù)儀中的數(shù)據(jù)，并存入到數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟2.將接收到的數(shù)據(jù)解壓縮；步驟3.對(duì)心電圖進(jìn)行自動(dòng)分類；步驟4.顯示分類后的心電圖；步驟5.醫(yī)生填寫診斷結(jié)果；步驟6.將診斷結(jié)果打印給患者。
其中對(duì)心電圖進(jìn)行自動(dòng)分類的原理如下首先采用差分閾值算法對(duì)心電圖的特征點(diǎn)(P、Q、R、S、T、J)檢測(cè)，并提取特征值，然后根據(jù)臨床心電圖學(xué)和心臟病診斷學(xué)，將特征與病癥進(jìn)行聯(lián)系，完成了心電圖的分析和分類，提取的特征值、判斷依據(jù)及病癥由下表給出。
心電分析的判定依據(jù)

本發(fā)明與已有技術(shù)比較有如下優(yōu)點(diǎn)無(wú)線通信模塊內(nèi)部不需具備TCP/IP協(xié)議，使無(wú)線模塊的成本大大降低。采用NAND FLASH存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)，成本低、容量大。該心電監(jiān)護(hù)儀同時(shí)具備24小時(shí)動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)和無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)雙重功能，并且是心電采集與發(fā)送的一體機(jī)，該心電監(jiān)護(hù)儀為三導(dǎo)聯(lián)監(jiān)護(hù)，可以監(jiān)護(hù)和診斷常見心臟疾病，體積小巧、智能化程度高、性能可靠、價(jià)格低廉、操作方便、可以獲取絕大部分臨床所需的心電信息。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成示意圖，圖2為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀組成結(jié)構(gòu)圖，圖3為本發(fā)明單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)采集電路和脫落檢測(cè)電路原理框圖，圖4為本發(fā)明三導(dǎo)聯(lián)中標(biāo)II導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)采集電路原理圖，圖5為本發(fā)明三導(dǎo)聯(lián)中標(biāo)II導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路原理圖，圖6為本發(fā)明供電單元原理框圖，圖7為本發(fā)明供電單元的電池電壓轉(zhuǎn)換成4.3V的線路原理圖，圖8為本發(fā)明的供電單元由4.3V轉(zhuǎn)換成3.3V的線路原理圖，圖9為本發(fā)明的供電單元由3.3V轉(zhuǎn)換成1.8V的線路原理圖，圖10為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀中單片機(jī)S3C2410與存儲(chǔ)器NAND FLASH的電路連接圖，圖11為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀中單片機(jī)S3C2410與存儲(chǔ)器SDRAM的電路連接圖，圖12為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀中單片機(jī)S3C2410與MC35的電路連接及MC35與SIM卡、話筒、聽筒的電路連接圖，圖13為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀中單片機(jī)S3C2410與USB接口的電路連接圖，圖14為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀中單片機(jī)S3C2410與液晶顯示器MOBI2006LCD的電路連接圖，圖15為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀控制模塊執(zhí)行流程圖，圖16為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀USB通信模塊執(zhí)行流程圖，圖17為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀心電數(shù)據(jù)記錄模塊執(zhí)行流程圖，圖18為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀心電數(shù)據(jù)壓縮模塊執(zhí)行流程圖，圖19為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送并接收診斷結(jié)果模塊執(zhí)行流程圖，圖20為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀緊急呼叫模塊執(zhí)行流程圖，圖21為本發(fā)明監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀無(wú)線發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理流程圖，圖22為本發(fā)明監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀通過(guò)USB上傳的數(shù)據(jù)的處理流程圖，圖23為本發(fā)明監(jiān)護(hù)儀嵌入式軟件的總體結(jié)構(gòu)圖，圖24為監(jiān)護(hù)儀網(wǎng)絡(luò)連接成功顯示圖標(biāo)，圖25為監(jiān)護(hù)儀網(wǎng)絡(luò)連接失敗顯示圖標(biāo)，圖26為監(jiān)護(hù)儀心電圖顯示界面狀態(tài)圖標(biāo)，圖27為監(jiān)護(hù)儀發(fā)送工作狀態(tài)圖標(biāo)，圖28為監(jiān)護(hù)儀記錄工作狀態(tài)圖標(biāo)，圖29為監(jiān)護(hù)儀存儲(chǔ)空間標(biāo)志，圖30為監(jiān)護(hù)儀緊急呼叫界面狀態(tài)圖標(biāo)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)如圖1所示，由患者使用的心電監(jiān)護(hù)儀，設(shè)立在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中心和連接它們的公共通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。監(jiān)護(hù)中心包括一臺(tái)連接在Internet上的服務(wù)器計(jì)算機(jī)、交換機(jī)和多個(gè)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的工作站計(jì)算機(jī)以及電話、打印機(jī)，公共通信網(wǎng)采用GPRS、Internet；監(jiān)護(hù)儀和監(jiān)護(hù)中心的無(wú)線通信方法采用了客戶端/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。
本系統(tǒng)采用的三導(dǎo)聯(lián)為V1，V5和標(biāo)II，具體為V1導(dǎo)聯(lián)第一個(gè)電極位于胸骨右緣第四肋間，第二個(gè)電極位于左側(cè)鎖骨中點(diǎn)下方，第三個(gè)電極位于右腋中線第五肋間；V5導(dǎo)聯(lián)第一個(gè)電極位于左側(cè)腋前線第五肋間，第二個(gè)電極位于右側(cè)鎖骨中點(diǎn)下方，第三個(gè)電極位于右腋中線第五肋間；標(biāo)II導(dǎo)聯(lián)第一個(gè)電極位于左側(cè)中線肋弓下，第二個(gè)電極位于右側(cè)鎖骨中線下偏右，第三個(gè)電極位于右腋中線第五肋間。三導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)的采集共需要7個(gè)在人體上的檢測(cè)點(diǎn)，一個(gè)導(dǎo)聯(lián)對(duì)應(yīng)2個(gè)點(diǎn)，另外1個(gè)點(diǎn)做為三個(gè)導(dǎo)聯(lián)共用的信號(hào)地，也就是說(shuō)，一個(gè)導(dǎo)聯(lián)需要三個(gè)檢測(cè)點(diǎn)做為輸入端，如圖3所示為單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)采集與脫落檢測(cè)原理框圖，圖4、圖5為以標(biāo)II導(dǎo)聯(lián)為例的心電信號(hào)采集與脫落檢測(cè)電路圖。對(duì)另外的兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)(V1，V5)分別采用與標(biāo)II導(dǎo)聯(lián)相同的電路，僅將輸入端換成對(duì)應(yīng)的導(dǎo)聯(lián)的三個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，輸出即為對(duì)應(yīng)的導(dǎo)聯(lián)的心電信號(hào)和脫落信號(hào)，這樣實(shí)現(xiàn)了三導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)的采集與脫落檢測(cè)。心電信號(hào)采集部分采用的放大器型號(hào)為L(zhǎng)M324，如圖4所示，導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)部分前面的兩個(gè)放大器為L(zhǎng)M358，后面采用的也是LM324，采用的三極管型號(hào)為9013，如圖5所示。由于A/D轉(zhuǎn)換為單極性，這里采用了單極性調(diào)整電路，心電信號(hào)的采樣頻率為200Hz，采樣位數(shù)為10位。
監(jiān)護(hù)儀，如圖2所示，采用Samsung公司的基于ARM920T內(nèi)核的S3C2410芯片作為核心，它包含了NAND FLASH控制器、USB DEVICE、UART、RTC、ADC和豐富的GPIO。通過(guò)擴(kuò)展存儲(chǔ)器接口擴(kuò)展了64M字節(jié)的NAND FLASH以及16M字節(jié)的SDRAM，通過(guò)GPIO口連接鍵盤、LCD、蜂鳴器、導(dǎo)聯(lián)脫落信號(hào)線和MC35模塊的部分信號(hào)線，通過(guò)UART1連接SIEMENS公司的MC35模塊，MC35模塊連接SIM卡、話筒、聽筒和天線。模擬板將放大之后的心電信號(hào)線與S3C2410的A/D轉(zhuǎn)換接口連接。監(jiān)護(hù)儀采用可充電鋰電池供電，如圖6所示，各個(gè)元件統(tǒng)一由供電單元提供電源。具體連接關(guān)系為，如圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示利用S3C2410的NAND FLASH控制器擴(kuò)展了一片64M×8bit的NANDFLASH，S3C2410在BANK6擴(kuò)展了一片8M×16bit的SDRAM。S3C2410內(nèi)部集成了USBDEVICE控制器，按照USB的接口標(biāo)準(zhǔn)，直接連接到外部的USB主設(shè)備即可。系統(tǒng)中采用了SIEMENS公司的MC35作為GPRS無(wú)線通信模塊，S3C2410的異步串行通信接口和GPIO接口連接MC35的部分信號(hào)線。MC35另外連接SIM卡、話筒、聽筒和天線；該監(jiān)護(hù)儀使用的液晶模塊為深圳蓬遠(yuǎn)公司的MOBI2006低功耗128×64點(diǎn)陣液晶模塊。數(shù)據(jù)通信方式為串行通信方式，工作電壓為3.3V，使用S3C2410的I/O口仿LCD的串行通信時(shí)序。監(jiān)護(hù)儀具有6個(gè)按鍵用于用戶操作，分別為“記錄”、“翻頁(yè)”，“發(fā)送”，“呼叫”、“顯示心電圖”和“顯示診斷結(jié)果”，它們分別與S3C2410的6個(gè)GPIO連接，蜂鳴器則與S3C2410的一個(gè)GPIO相連接。供電單元首先采用StepUp DC-DC的電源芯片(這里采用的是MAX1703)將電池電壓升高到4.3V，然后再利用3.3V的LDO(這里采用的是LP3871)將電壓穩(wěn)定在3.3V和1.8V的LDO(這里采用的是MAX882)將電壓穩(wěn)定在1.8V。4.3V的電壓供MC35使用，3.3V的電壓用于I/O和模擬電路，而1.8V的電壓用于CPU內(nèi)核和職守單元。模擬地和數(shù)字地采用了“單點(diǎn)共地”的設(shè)計(jì)方法。S3C2410內(nèi)部的實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用單節(jié)紐扣電池對(duì)它單獨(dú)供電，關(guān)機(jī)狀態(tài)下時(shí)鐘信號(hào)不消失。復(fù)位電路采用了IMP811復(fù)位芯片對(duì)CPU進(jìn)行復(fù)位。S3C2410連接兩個(gè)外部晶振，一個(gè)是12MHz的無(wú)源晶振，另一個(gè)為32768Hz的實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶振。
監(jiān)護(hù)儀單片機(jī)處理單元里的嵌入式軟件的總體結(jié)構(gòu)如圖23所示，采用分層和模塊化的設(shè)計(jì)方法，底層為硬件平臺(tái)，在設(shè)備驅(qū)動(dòng)層編寫了各個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，在系統(tǒng)軟件層，采用了嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核μC/OS-II完成任務(wù)調(diào)度和任務(wù)間通信，采用了嵌入式文件系統(tǒng)YAFFS存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)文件，采用了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧LWIP在Internet上傳輸數(shù)據(jù)，在應(yīng)用程序?qū)?，設(shè)計(jì)并編寫了8個(gè)任務(wù)，采用消息隊(duì)列的方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的通信，協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了心電監(jiān)護(hù)儀的全部功能。
其中監(jiān)護(hù)儀的控制模塊負(fù)責(zé)控制監(jiān)護(hù)儀的啟動(dòng)和運(yùn)行，其執(zhí)行流程如圖15所示，步驟如下步驟1.監(jiān)護(hù)儀通電；步驟2.運(yùn)行系統(tǒng)初始化模塊；步驟3.操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)初始化；步驟4.運(yùn)行圖形用戶界面模塊；步驟5.提示插入U(xiǎn)SB電纜，并開始倒計(jì)時(shí)；步驟6.如果倒計(jì)時(shí)結(jié)束前沒有檢測(cè)到插入U(xiǎn)SB電纜，則跳到步驟8；步驟7.如果倒計(jì)時(shí)結(jié)束前檢測(cè)到插入了USB電纜，則進(jìn)入U(xiǎn)SB通信模塊；步驟8.等待用戶的按鍵操作；步驟9.監(jiān)護(hù)儀斷電。
監(jiān)護(hù)儀的USB通信模塊的執(zhí)行流程如圖16所示，步驟如下步驟1.讀取PC機(jī)發(fā)送的命令；步驟2.如果不是“配置”命令，跳到步驟4；步驟3.將“配置信息”寫入監(jiān)護(hù)儀中，跳到步驟1；步驟4.如果不是“讀文件列表”命令，跳到步驟6；步驟5.將“文件列表”傳輸給PC機(jī)，跳到步驟1；
步驟6.如果不是“讀文件內(nèi)容”命令，跳到步驟8；步驟7.將“文件內(nèi)容”傳輸給PC機(jī)，跳到步驟1；步驟8.如果不是“刪除”命令，跳到步驟1；步驟9.將監(jiān)護(hù)儀中存儲(chǔ)的心電文件刪除，跳到步驟1。
監(jiān)護(hù)儀的心電數(shù)據(jù)記錄模塊的執(zhí)行流程如圖17所示，步驟如下步驟1.根據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息，創(chuàng)建新的記錄心電數(shù)據(jù)的文件；步驟2.采集10秒的心電數(shù)據(jù)；步驟3.調(diào)用心電數(shù)據(jù)壓縮模塊壓縮心電數(shù)據(jù)；步驟4.將數(shù)據(jù)寫入文件中；步驟5.如果現(xiàn)在結(jié)束記錄，跳到步驟7；步驟6.跳到步驟2；步驟7.關(guān)閉文件。
監(jiān)護(hù)儀的心電數(shù)據(jù)壓縮模塊的執(zhí)行流程如圖18所示，步驟如下步驟1.開辟一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮臨時(shí)緩沖區(qū)；步驟2.將輸入的心電數(shù)據(jù)移位，然后將其放入臨時(shí)緩沖區(qū)中；步驟3.調(diào)用LZARI壓縮模塊壓縮數(shù)據(jù)；步驟4.釋放數(shù)據(jù)壓縮臨時(shí)緩沖區(qū)。
監(jiān)護(hù)儀的心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送并接收診斷結(jié)果模塊的執(zhí)行流程如圖19所示，步驟如下步驟1.將前20秒的壓縮過(guò)的心電數(shù)據(jù)放到發(fā)送緩沖區(qū)中；步驟2.再采集20秒的心電數(shù)據(jù)，壓縮后添加到發(fā)送緩沖區(qū)中；步驟3.調(diào)用無(wú)線發(fā)送模塊，將發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)護(hù)中心；步驟4.如果接收到了“診斷結(jié)果”，跳到步驟6；步驟5.等待片刻，跳到步驟4；步驟6.顯示診斷結(jié)果在監(jiān)護(hù)儀液晶屏幕上。
監(jiān)護(hù)儀的緊急呼叫模塊的執(zhí)行流程如圖20所示，步驟如下步驟1.進(jìn)入呼叫界面；步驟2.選擇電話號(hào)碼；步驟3.呼叫選擇的電話號(hào)碼；步驟4.對(duì)方接聽進(jìn)入通話狀態(tài)；步驟5.掛斷電話。
監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀無(wú)線發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理按下列步驟執(zhí)行步驟1.服務(wù)器計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)傳給某個(gè)工作站計(jì)算機(jī)，并同時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟2.工作站計(jì)算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮；
步驟3.在工作站計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示接收到的心電圖；步驟4.醫(yī)生根據(jù)心電圖輸入診斷結(jié)果；步驟5.將診斷結(jié)果發(fā)送給服務(wù)器計(jì)算機(jī)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟6.服務(wù)器計(jì)算機(jī)將診斷結(jié)果再發(fā)送給監(jiān)護(hù)儀。
監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀通過(guò)USB上傳的數(shù)據(jù)的處理按下列步驟執(zhí)行步驟1.某工作站計(jì)算機(jī)通過(guò)USB讀取監(jiān)護(hù)儀中的數(shù)據(jù)，并存入到數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟2.將接收到的數(shù)據(jù)解壓縮；步驟3.對(duì)心電圖進(jìn)行自動(dòng)分類；步驟4.顯示分類后的心電圖；步驟5.醫(yī)生填寫診斷結(jié)果；步驟6.將診斷結(jié)果打印給患者。
使用本發(fā)明的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，首先確認(rèn)導(dǎo)聯(lián)線、電池、SIM卡等安裝正確無(wú)誤后，可以啟動(dòng)監(jiān)護(hù)儀。打開本機(jī)右側(cè)電源開關(guān)，液晶的背光燈首先點(diǎn)亮，片刻以后，屏幕顯示歡迎界面，同時(shí)提示“USB數(shù)據(jù)傳輸”，如果在8秒鐘以內(nèi)儀器沒有檢測(cè)到通過(guò)USB連接到PC機(jī)，則監(jiān)護(hù)儀進(jìn)入一般工作狀態(tài)。
開機(jī)倒記時(shí)結(jié)束后，監(jiān)護(hù)儀首先會(huì)自動(dòng)尋找GPRS網(wǎng)絡(luò)，并與監(jiān)護(hù)中心建立連接。網(wǎng)絡(luò)連接成功后將在液晶屏上顯示，圖標(biāo)如圖24所示，若網(wǎng)絡(luò)連接失敗，液晶屏將顯示錯(cuò)誤信息，狀態(tài)圖標(biāo)如圖25所示。
撥號(hào)連接過(guò)程結(jié)束以后，監(jiān)護(hù)儀將進(jìn)入空閑狀態(tài)，此時(shí)液晶屏進(jìn)入心電圖顯示界面，狀態(tài)圖標(biāo)如圖26所示。
當(dāng)液晶屏處在非心電圖顯示界面時(shí)按心電圖鍵，液晶屏將進(jìn)入心電圖顯示界面。再次按心電圖鍵，液晶屏將進(jìn)入待機(jī)界面。
在心電圖顯示界面下液晶屏動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前心電波形圖(默認(rèn)為V1導(dǎo)聯(lián))并自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前心率大小。由于屏幕大小限制，液晶屏上只能顯示一個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電圖。通過(guò)按動(dòng)翻頁(yè)鍵，可以在三個(gè)導(dǎo)聯(lián)中循環(huán)切換顯示。
若患者在使用過(guò)程中出現(xiàn)導(dǎo)聯(lián)脫落，監(jiān)護(hù)儀會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，并在液晶屏上顯示導(dǎo)聯(lián)脫落，提示患者檢查導(dǎo)聯(lián)連接情況。
在任意時(shí)刻按發(fā)送鍵，監(jiān)護(hù)儀將進(jìn)入發(fā)送工作狀態(tài)，此時(shí)狀態(tài)標(biāo)志如圖27所示，監(jiān)護(hù)儀會(huì)將當(dāng)前時(shí)刻之前二十秒和之后二十秒的心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送至心電監(jiān)護(hù)中心，發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后(所需時(shí)間視網(wǎng)絡(luò)狀況不同)，監(jiān)護(hù)儀將自動(dòng)退出發(fā)送工作狀態(tài)，回到空閑狀態(tài)，此時(shí)狀態(tài)標(biāo)志如圖26所示。
監(jiān)護(hù)中心全天候有專業(yè)醫(yī)師坐診，接收到用戶無(wú)線發(fā)送的心電數(shù)據(jù)后，會(huì)及時(shí)做出診斷并回復(fù)診斷結(jié)果信息給患者。監(jiān)護(hù)儀接收到診斷結(jié)果以后，液晶屏?xí)詣?dòng)切換到查看診斷結(jié)果界面。同時(shí)有“嘀嘀”的提示音提示患者接收到了診斷結(jié)果。患者可以通過(guò)按翻頁(yè)鍵查看全部?jī)?nèi)容。
此外，在任意時(shí)刻按診斷鍵，也會(huì)讓液晶屏進(jìn)入查看診斷結(jié)果界面，此時(shí)查看的結(jié)果為自本次開機(jī)以來(lái)最近的一次收到的診斷結(jié)果，如果沒有收到過(guò)診斷結(jié)果，則顯示內(nèi)容為“暫無(wú)診斷記錄”。
在任意時(shí)刻按記錄鍵，監(jiān)護(hù)儀將進(jìn)入記錄工作狀態(tài)，狀態(tài)標(biāo)志如圖28所示，此時(shí)監(jiān)護(hù)儀會(huì)將當(dāng)前采集的心電圖保存在儀器內(nèi)置的存儲(chǔ)器內(nèi)，再次按動(dòng)記錄鍵將終止本次記錄，回到空閑狀態(tài)，狀態(tài)標(biāo)志如圖26所示。記錄持續(xù)的最長(zhǎng)時(shí)間為24小時(shí)。在記錄過(guò)程中存儲(chǔ)空間標(biāo)志，如圖29，將隨存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的增加而動(dòng)態(tài)增加，若存儲(chǔ)空間滿了，監(jiān)護(hù)儀將發(fā)出“嘀嘀”的警告聲，并自動(dòng)退出記錄工作狀態(tài)。
在緊急情況下(例如心臟病突發(fā))可以利用監(jiān)護(hù)儀直接撥打預(yù)存的電話號(hào)碼，預(yù)存的號(hào)碼包括急救中心、監(jiān)護(hù)中心以及家人電話。
在任意時(shí)刻按呼叫鍵，液晶屏將進(jìn)入緊急呼叫界面，狀態(tài)標(biāo)志如圖30所示。此時(shí)，可通過(guò)翻頁(yè)鍵切換到預(yù)撥打的電話上，再次按呼叫鍵，監(jiān)護(hù)儀將進(jìn)入緊急呼叫工作狀態(tài)，此時(shí)監(jiān)護(hù)儀將終止其他一切工作并斷開網(wǎng)絡(luò)連接，待對(duì)方摘機(jī)以后，即可進(jìn)入通話狀態(tài)。
利用監(jiān)護(hù)儀提供的高速USB接口可以將存儲(chǔ)的心電數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)，PC機(jī)也可以通過(guò)USB配置監(jiān)護(hù)儀中的電話等。
監(jiān)護(hù)中心的服務(wù)器計(jì)算機(jī)安裝SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)護(hù)中心服務(wù)器端版本軟件，監(jiān)護(hù)中心的工作站計(jì)算機(jī)安裝監(jiān)護(hù)中心工作站端版本軟件。
監(jiān)護(hù)儀可出租或出售給心臟病患者，監(jiān)護(hù)中心可以在國(guó)內(nèi)各醫(yī)院建立。
權(quán)利要求
1.一種心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于由患者使用的心電監(jiān)護(hù)儀、設(shè)立在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中心和連接它們的公共通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成，監(jiān)護(hù)儀和監(jiān)護(hù)中心的無(wú)線通信方法采用了客戶端/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，客戶端為監(jiān)護(hù)儀，服務(wù)器為監(jiān)護(hù)中心，監(jiān)護(hù)儀通過(guò)GPRS無(wú)線接入Internet和監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采用的是TCP/IP協(xié)議，監(jiān)護(hù)儀另外具備USB接口，可通過(guò)其與監(jiān)護(hù)中心的工作站計(jì)算機(jī)連接將內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)，心電監(jiān)護(hù)儀的上網(wǎng)是采用MC35模塊作為無(wú)線調(diào)制解調(diào)器，采用了運(yùn)行在單片機(jī)處理單元內(nèi)的LWIP程序?qū)崿F(xiàn)TCP/IP協(xié)議，運(yùn)行的PPP程序作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，MC35模塊僅完成物理層的功能，傳輸心電圖采用的是無(wú)差錯(cuò)的TCP協(xié)議，所采用的公共通信網(wǎng)絡(luò)為GPRS網(wǎng)絡(luò)，或CDMA網(wǎng)絡(luò)或其他可以提供無(wú)線接入Internet服務(wù)的公共網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心包括一臺(tái)連接在Internet上的服務(wù)器計(jì)算機(jī)、交換機(jī)和多個(gè)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的工作站計(jì)算機(jī)以及電話、打印機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于心電監(jiān)護(hù)儀包括數(shù)據(jù)采集單元、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)單元、單片機(jī)處理單元、通信單元、人機(jī)交互單元和供電單元其數(shù)據(jù)采集單元為三導(dǎo)聯(lián)三通道同步心電監(jiān)護(hù)，由三路相同的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)采集電路組成，單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)采集電路由限幅保護(hù)和抗高頻電路、前置級(jí)放大電路、屏蔽驅(qū)動(dòng)和右腿驅(qū)動(dòng)電路、單極性調(diào)整電路、第二級(jí)放大電路、一階低通濾波器電路和二階VCVS帶阻濾波器電路組成，其電路之間的聯(lián)接是前端以連接檢測(cè)點(diǎn)電極的導(dǎo)聯(lián)線為檢測(cè)輸入端，直接將信號(hào)聯(lián)接到限幅保護(hù)和抗高頻電路，該電路輸出經(jīng)前置差動(dòng)放大后輸出端聯(lián)接到屏蔽驅(qū)動(dòng)和右腿驅(qū)動(dòng)，該輸出端經(jīng)單極性調(diào)整，又聯(lián)接第二級(jí)放大器輸入端，第二級(jí)放大器輸出經(jīng)一階低通濾波器連接到二階帶阻濾波器輸入端，其輸出為放大了的心電信號(hào)，將其連接到單片機(jī)處理單元的A/D轉(zhuǎn)換單元；其導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)單元電路為前端以連接檢測(cè)點(diǎn)電極的導(dǎo)聯(lián)線為檢測(cè)輸入端，其中一個(gè)信號(hào)端作為人體地，另外兩個(gè)信號(hào)端分別連接兩個(gè)放大器，兩放大器輸出端共同接入下一放大器，其輸出再經(jīng)兩極放大器后聯(lián)接到雙三極管驅(qū)動(dòng)器，輸出端即為脫落信號(hào)，將其連接到單片機(jī)處理單元；其單片機(jī)處理單元采用基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器為核心，包含A/D轉(zhuǎn)換單元、SDRAM、NAND FLASH、I/O接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、晶振電路和復(fù)位電路，另在單片機(jī)處理單元中嵌入了控制模塊、USB通信模塊、心電數(shù)據(jù)壓縮模塊、心電數(shù)據(jù)記錄模塊、心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送并接收診斷結(jié)果模塊及緊急呼叫模塊；其通信單元包含MC35模塊和USB接口，其中MC35模塊與單片機(jī)間通過(guò)串口和GPIO連接，MC35模塊另外連接SIM卡、話筒、聽筒和天線；其人機(jī)交互單元包含液晶、鍵盤和蜂鳴器，它們均與單片機(jī)的GPIO連接；其供電單元采用單節(jié)可充電鋰電池供電，采用輸出分別為4.3V、3.3V和1.8V的電源芯片將其輸出電壓穩(wěn)定在4.3V、3.3V和1.8V供其他電路使用。
3.如權(quán)利要求2所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述心電監(jiān)護(hù)儀控制模塊的運(yùn)行按下列步驟執(zhí)行步驟1.監(jiān)護(hù)儀通電；步驟2.運(yùn)行系統(tǒng)初始化模塊；步驟3.操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)初始化；步驟4.運(yùn)行圖形用戶界面模塊；步驟5.提示插入U(xiǎn)SB電纜，并開始倒計(jì)時(shí)；步驟6.如果倒計(jì)時(shí)結(jié)束前沒有檢測(cè)到插入U(xiǎn)SB電纜，則跳到步驟8；步驟7.如果倒計(jì)時(shí)結(jié)束前檢測(cè)到插入了USB電纜，則進(jìn)入U(xiǎn)SB通信模塊；步驟8.等待用戶的按鍵操作；步驟9.監(jiān)護(hù)儀斷電。
4.如權(quán)利要求2所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述心電監(jiān)護(hù)儀USB通信模塊的運(yùn)行按下列步驟執(zhí)行步驟1.讀取PC機(jī)發(fā)送的命令；步驟2.如果不是“配置”命令，跳到步驟4；步驟3.將“配置信息”寫入監(jiān)護(hù)儀中，跳到步驟1；步驟4.如果不是“讀文件列表”命令，跳到步驟6；步驟5.將“文件列表”傳輸給PC機(jī)，跳到步驟1；步驟6.如果不是“讀文件內(nèi)容”命令，跳到步驟8；步驟7.將“文件內(nèi)容”傳輸給PC機(jī)，跳到步驟1；步驟8.如果不是“刪除”命令，跳到步驟1；步驟9.將監(jiān)護(hù)儀中存儲(chǔ)的心電文件刪除，跳到步驟1。
5.如權(quán)利要求2所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述心電監(jiān)護(hù)儀心電數(shù)據(jù)記錄模塊的運(yùn)行按下列步驟執(zhí)行步驟1.根據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息，創(chuàng)建新的記錄心電數(shù)據(jù)的文件；步驟2.采集10秒的心電數(shù)據(jù)；步驟3.調(diào)用心電數(shù)據(jù)壓縮模塊壓縮心電數(shù)據(jù)；步驟4.將數(shù)據(jù)寫入文件中；步驟5.如果現(xiàn)在結(jié)束記錄，跳到步驟7；步驟6.跳到步驟2；步驟7.關(guān)閉文件。
6.如權(quán)利要求2所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述電監(jiān)護(hù)儀心電數(shù)據(jù)壓縮模塊的運(yùn)行按下列步驟執(zhí)行步驟1.開辟一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮臨時(shí)緩沖區(qū)；步驟2.將輸入的心電數(shù)據(jù)移位，然后將其放入臨時(shí)緩沖區(qū)中；步驟3.調(diào)用LZARI壓縮模塊壓縮數(shù)據(jù)；步驟4.釋放數(shù)據(jù)壓縮臨時(shí)緩沖區(qū)。
7.如權(quán)利要求2所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述心電監(jiān)護(hù)儀心電數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送并接收診斷結(jié)果模塊的運(yùn)行按下列步驟執(zhí)行步驟1.將前20秒的壓縮過(guò)的心電數(shù)據(jù)放到發(fā)送緩沖區(qū)中；步驟2.再采集20秒的心電數(shù)據(jù)，壓縮后添加到發(fā)送緩沖區(qū)中；步驟3.調(diào)用無(wú)線發(fā)送模塊，將發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)護(hù)中心；步驟4.如果接收到了“診斷結(jié)果”，跳到步驟6；步驟5.等待片刻，跳到步驟4；步驟6.顯示診斷結(jié)果在監(jiān)護(hù)儀液晶屏幕上。
8.如權(quán)利要求2所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述心電監(jiān)護(hù)儀緊急呼叫模塊的運(yùn)行按下列步驟執(zhí)行步驟1.進(jìn)入呼叫界面；步驟2.選擇電話號(hào)碼；步驟3.呼叫選擇的電話號(hào)碼；步驟4.對(duì)方接聽進(jìn)入通話狀態(tài)；步驟5.掛斷電話。
9.如權(quán)利要求1所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀無(wú)線發(fā)送的數(shù)據(jù)的處理按下列步驟執(zhí)行步驟1.服務(wù)器計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)傳給某個(gè)工作站計(jì)算機(jī)，并同時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟2.工作站計(jì)算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮；步驟3.在工作站計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示接收到的心電圖；步驟4.醫(yī)生根據(jù)心電圖輸入診斷結(jié)果；步驟5.將診斷結(jié)果發(fā)送給服務(wù)器計(jì)算機(jī)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟6.服務(wù)器計(jì)算機(jī)將診斷結(jié)果再發(fā)送給監(jiān)護(hù)儀。
10.按權(quán)利要求1所述的心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)護(hù)中心對(duì)監(jiān)護(hù)儀通過(guò)USB上傳的數(shù)據(jù)的處理按下列步驟執(zhí)行步驟1.某工作站計(jì)算機(jī)通過(guò)USB讀取監(jiān)護(hù)儀中的數(shù)據(jù)，并存入到數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟2.將接收到的數(shù)據(jù)解壓縮；步驟3.對(duì)心電圖進(jìn)行自動(dòng)分類；步驟4.顯示分類后的心電圖；步驟5.醫(yī)生填寫診斷結(jié)果；步驟6.將診斷結(jié)果打印給患者。
全文摘要
本發(fā)明心電無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由患者使用的心電監(jiān)護(hù)儀、設(shè)立在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中心和連接它們的公共通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。監(jiān)護(hù)儀和監(jiān)護(hù)中心的無(wú)線通信方法采用了客戶 端/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，監(jiān)護(hù)儀通過(guò)GPRS無(wú)線接入Internet和監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；監(jiān)護(hù)儀可以將采集的心電圖存儲(chǔ)在其中；可通過(guò)其USB接口將存儲(chǔ)的心電圖傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。本系統(tǒng)為三導(dǎo)聯(lián)監(jiān)護(hù)，可以獲取絕大部分臨床所需的心電信息，且同時(shí)具備動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)和無(wú)線遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)雙重功能，可大大降低心臟病的死亡率，對(duì)心臟病的早期診斷具有重要的臨床意義。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1788676SQ200510130818
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者張石, 董建威, 鮑喜榮, 佘黎煌, 張平, 張振川 申請(qǐng)人:東北大學(xué)