◆史森中 曾 凡 黃 昊 劉 洋

史森中 曾 凡 黃 昊 劉 洋

第三軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院 重慶 400042

目前患者生理監(jiān)護設備多見于監(jiān)護病房中的床邊監(jiān)護儀［1］。病人的各種生理信號通過傳感器測量后傳導到監(jiān)護儀上，監(jiān)護儀進行實時分析，并能在異常的時候報警。但這些儀器都是由專業(yè)人士或在專業(yè)人士指導下使用，且這些監(jiān)護儀器往往體積龐大，不便于攜帶，醫(yī)護人員必須守候在科室內(nèi)進行監(jiān)護，不便對患者進行遠程監(jiān)測。

3G 移動通信網(wǎng)絡結(jié)合標準化流程和一系列獨特的服務可為客戶提供高品質(zhì)的互聯(lián)網(wǎng)體驗［3］。在其高帶寬的傳輸率下，可實現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)，如照片、影像和應用程序文件等的傳輸。

把3G 智能移動電話引入到移動監(jiān)護系統(tǒng)中，可實現(xiàn)遠程病人監(jiān)護，即基于3G 網(wǎng)絡、體積小巧、攜帶方便的遠程監(jiān)護系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)在手機上可實現(xiàn)3 個主要的監(jiān)護功能:(1)實時波形數(shù)據(jù)監(jiān)測;(2)列表趨勢數(shù)據(jù)監(jiān)測;(3)病人信息檢查。因此，醫(yī)護人員可以通過這種3G 智能移動電話顯示的患者生命體征生物信號，監(jiān)測ICU /CCU 患者的實時情況。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

遠程患者監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計如圖1 所示。該系統(tǒng)主要由3 部分組成:患者監(jiān)控系統(tǒng)、遠程數(shù)據(jù)分析服務器和3G 移動電話，通過互聯(lián)網(wǎng)和3G 移動網(wǎng)絡鏈接。患者監(jiān)控系統(tǒng)由床邊監(jiān)護儀與醫(yī)院監(jiān)護中心工作站組成。

患者信息可以通過床邊監(jiān)測儀收集并存儲到監(jiān)護中心工作站。中心工作站監(jiān)測的患者信息，包括數(shù)字信號數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)和波形實時數(shù)據(jù)，通過遠程服務器信息提取和轉(zhuǎn)換成手機可識別的基于Java的應用模式。醫(yī)護人員在使用3G智能移動電話進行互聯(lián)網(wǎng)訪問和3G 移動網(wǎng)絡語音通話期間，仍然可以通過Java 應用程序接收患者數(shù)據(jù)信息。整個過程是基于PHP(Personal Home Page)的Web 服務器端執(zhí)行。

2 信息采集端

2.1 患者監(jiān)護系統(tǒng)

包括患者床邊監(jiān)測系統(tǒng)和中心站監(jiān)控系統(tǒng)。我們采用了目前使用 比 較 廣 泛 的ds－ 7100 和di－8700。床邊監(jiān)測儀可以監(jiān)測患者的ECG(心電圖)、RESP(呼吸頻率)、SpO2(動脈血氧飽和度)、ETCO2(呼氣末二氧化碳)、IBP(有創(chuàng)血壓)以及TEMP(體溫)。中心工作站從床邊監(jiān)護儀監(jiān)測、提取、存儲取波形數(shù)據(jù)，連續(xù)存儲容量的上限約為96 小時。同時，醫(yī)護人員還可以通過局域網(wǎng)的PC 機，遠程訪問患者數(shù)據(jù)分析服務器，監(jiān)測患者的狀況。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)通訊流程

2.2 遠程數(shù)據(jù)分析服務器

遠程數(shù)據(jù)分析服務器是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過程中的重點。我們選用的是以SUSE Linux Enterprise 為開放式臺的Web 服務器，無論對桌面應用還是對數(shù)據(jù)中心而言，它都是功能最先進、成本最低、可互操作性最強的企業(yè)計算平臺。SUSE Linux 9/10 自 帶Apache Tomcat 軟件、YaST 2 圖形管理工具，比較適合對Linux 命令不是很熟悉的工作人員，配置方法也很簡單方便，同時運行Web 服務穩(wěn)定、可靠、安全［4］。SUSE Linux Enterprise 還 包含了用于幫助臺式機、服務器里的應用程序抵御內(nèi)外部攻擊、惡意應用程序和病毒的 Novell AppArmorTM，這是最有效且易用的安全解決方案?？偟膩碇v，整個過程是通過調(diào)用和運行服務器上SUSE Linux操作系統(tǒng)的Apache 軟件來創(chuàng)建HTML 動態(tài)頁面和進行超文本預處理［5］。

2.3 生理信息通訊流程

如圖2 所示，醫(yī)護人員可以使用3 G 移動電話和PC 遠程訪問數(shù)據(jù)分析服務器。移動電話通過PHP 應用程序從監(jiān)護中心工作站中提取特定數(shù)據(jù)，如病人的資料數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)由Java 應用程序轉(zhuǎn)換成移動電話能識別的信息。使用PC 機時，醫(yī)務人員可以通過網(wǎng)頁瀏覽器訪問服務器來獲得所需的數(shù)據(jù)。

3 移動監(jiān)護終端系統(tǒng)設計

搭建系統(tǒng)平臺時我們采用了Android 平臺，它是基于Linux 內(nèi)核平臺的開源手機操作系統(tǒng)。該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件等組成，是對第三方軟件完全開放的平臺，開發(fā)者在為其開發(fā)程序時擁有更大的自由度，突破了iPhone 等只能添加為數(shù)不多固定軟件的枷鎖［6］。同時與Blackberry、Symbian 和Windows Mobile 等廠商不同的是，Android 操作系統(tǒng)針對開發(fā)人員是免費的，這樣可節(jié)省很大的成本。Android 作為一個使用Linux 內(nèi)核的智能手機操作系統(tǒng)，要求手機CPU 至少為ARM9 200MHz 的主頻才能帶動Dalvik(Java 級虛擬機)［7］。

3.1 應用程序框架

Android 應用程序由一個或多個組件組成，Android 應用程序為應用程序?qū)拥拈_發(fā)者提供APIs(應用程序接口)。由于上層的應用程序是以Java 構(gòu)建的，因此本層次提供包含了UI(用戶界面)程序所需要的各種控件。Android 附帶的一些核心應用程序包括E－mail 客戶端、短信程序、日歷、地圖、瀏覽器和通訊錄等。所有的應用程序都是由Java 語言開發(fā)完成。應用程序框架開發(fā)人員擁有訪問核心應用程序框架API 的全部權(quán)限。應用體系結(jié)構(gòu)設計避免了各組件之間的重用，任何第三方的應用程序都可以分發(fā)自己的組件，而任何其它應用也可以使用這些分發(fā)的組件(應用的使用方法需遵循框架的安全性約束)。這個機制對用戶來說同樣適用，他們也可以替換組件。應用程序是無界限的，可以再平等條件下創(chuàng)建，還可以嵌入Web，也可以并行運行。

3.2 手機監(jiān)護軟件系統(tǒng)

該系統(tǒng)以Android 智能手機作為手機終端開發(fā)平臺，主要包括以下部分:與生理信號采集終端的通信部分、生理信號預處理部分、生理信號數(shù)據(jù)存儲部分、手機界面和3G 移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸部分。服務端采用Client/Server 的網(wǎng)絡架構(gòu)，整個軟件系統(tǒng)操作簡單，運行流暢。手機端需要完成的是生理信號數(shù)據(jù)的處理、分析和波形展現(xiàn)。由于是波形的實時分析和展現(xiàn)，就需要使用多線程的模型，以保證數(shù)據(jù)的接收和展現(xiàn)能同時進行。Android 系統(tǒng)對此有很好的接口支持，Service 后臺服務組件能夠解決這個問題。

3.3 與遠程數(shù)據(jù)分析平臺的通訊

在手機端完成生理信號數(shù)據(jù)的分析和展現(xiàn)之后，需要將數(shù)據(jù)通過移動網(wǎng)絡上傳到遠程數(shù)據(jù)分析平臺，考慮到數(shù)據(jù)文件的大小和3G 制式的區(qū)別，我們設計了基于HTTP 協(xié)議的網(wǎng)絡傳輸模式，以實現(xiàn)各種制式的兼容性。Android 系統(tǒng)提供了幾種用于網(wǎng)絡開發(fā)的接口，如標準的java、Apache 和Android.net。

4 系統(tǒng)應用

移動電話上的Java 的應用系統(tǒng)可以實現(xiàn)3 種功能，分別是實時波形數(shù)據(jù)監(jiān)測、列表趨勢數(shù)據(jù)監(jiān)測和病人信息檢查。

4.1 實時波形數(shù)據(jù)監(jiān)測

實時波形數(shù)據(jù)監(jiān)測與延遲20秒后的床邊監(jiān)測儀同時監(jiān)測病人生理訊號。醫(yī)生可以通過系統(tǒng)菜單查詢?nèi)朐盒畔?。以心電波形為例，通過菜單選擇項里的人力資源，約6秒左右波形就可以在手機屏幕顯示，屏幕的底部顯示波形的基本信息，包括病人身份、波形名字、床邊監(jiān)測時間和病人的心臟率等。

4.2 列表數(shù)據(jù)趨勢監(jiān)測及病人信息檢查

列表數(shù)據(jù)趨勢監(jiān)測能讓醫(yī)生復查過去4 天患者的數(shù)據(jù)。顯示的數(shù)據(jù)包括心電、血壓血氧飽和度等參數(shù)。醫(yī)生可以選擇任意時間點，采集每10 分鐘的參數(shù)變化趨勢數(shù)據(jù)。此功能幫助醫(yī)生分析數(shù)據(jù)并做出正確診斷。病人信息查詢功能顯示病人的基本信息，可實現(xiàn)對一些參數(shù)初始值的監(jiān)測。

4.3 系統(tǒng)性能測試

我們對系統(tǒng)進行了一些測試，其中一個最重要的測試就是時間延遲問題。不同的移動電話產(chǎn)生的時間延遲不同，以三星GALAXY Note II 為例:(1)實時監(jiān)視波形的延遲時間約20 秒;(2)用于從開始申請的平均總時間為17.3 秒;(3)在接收實時波形的平均時間是4.7 秒;(4)平均接收列表的趨勢數(shù)據(jù)的時間是8.1 秒;(5)接收病人信息的平均時間是4.6 秒;(6)平均傳輸速率大約是512kbps。這意味著，它能足夠快速的提供實時監(jiān)測［8］。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)對遠程監(jiān)護已達到了要求，取得了一定的效果。使用本系統(tǒng)，醫(yī)生能夠監(jiān)控患者的實時數(shù)據(jù)、列表趨勢數(shù)據(jù)和病人檢查信息?？梢匝杆俸蜏蚀_地幫助醫(yī)生診斷病情。但是還有一些問題需要解決，如當移動電話不在服務區(qū)或其它未知原因無法連接到基站，實時監(jiān)測波形數(shù)據(jù)將會非?；靵y。另外，應用服務啟動時間較長。因此，遠程病人監(jiān)控系統(tǒng)采用更加先進智能手機，基于更先進的操作系統(tǒng)，以上問題便可以得到解決。

移動遠程醫(yī)療是醫(yī)療領域的一個重要發(fā)展方向，它將使患者與醫(yī)生更加緊密的交流［9］。無線通訊更大的帶寬和更高的速度將為移動遠程醫(yī)療提供更加寬廣的平臺［10］。

［1］曹 彥，龍 夏，劉 原.基于zig-Bee 的集散多參數(shù)醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的設計［J］.自動化與儀器儀表，2010(1):61－66.

［2］顧亮亮，黃林鵬.基于代理的OSGi服務平臺的容錯擴展［J］.計算機技術與發(fā)展

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［3］韓麗娟，馬清龍.日本3G 業(yè)務發(fā)展的營銷啟示［J］.中國新通信，2013(2):27－29.

［4］陳 航，白 鐵，呂 冰，等.基于Web 服務的門診醫(yī)生協(xié)同工作系統(tǒng)研究［J］.中國衛(wèi)生質(zhì)量管理，2012，19(04):6－9.

［5］陳 波.準周期生理信號的數(shù)據(jù)預處理方法研究［D］.安徽:中國科學技術大學，2011.

［6］JIA NING.Detecting human falls with a 3－axis digital aceelerome－ter［J］.Analog Dialogue，2009，43(7):1－7.

［7］史森中，黃 昊，姬曉波.平板電腦結(jié)合3G 技術在醫(yī)院診療及管理中的應用探析［J］.現(xiàn)代醫(yī)學，2011，39(1):15－18.

［8］李 昕，王秀清，宋佳霖，等.心電信號預處理方法研究與評價［J］.測試技術學報，2008，22(1):31－37.

［9］曹茂誠，陳 旭，何及夫，等.服務器虛擬化技術在構(gòu)建數(shù)字化醫(yī)院中的應用［J］.中國衛(wèi)生質(zhì)量管理，2012，19(5):79－81.

［10］蘇 毅.移動多媒體推送業(yè)務終端功能研究［D］.北京:北京郵電大學，2009.