易凱（廣西醫(yī)科大學(xué)，廣西南寧　530022）

基于信息化技術(shù)的心血管疾病追蹤管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

易凱
（廣西醫(yī)科大學(xué)，廣西南寧530022）

隨著現(xiàn)代信息化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展及國(guó)家倡導(dǎo)的互聯(lián)網(wǎng)+的戰(zhàn)略方向，使得智慧醫(yī)療在技術(shù)上和政策上均得以推動(dòng)。論文討論智慧醫(yī)療的重要環(huán)節(jié)，基于信息化的心血管疾病信息追蹤管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)前端檢測(cè)設(shè)備—智能手環(huán)進(jìn)行詳盡設(shè)計(jì)分析。

智慧醫(yī)療；智能手環(huán)；信息化；心血管疾病

0　引言

目前我國(guó)心血管疾病患者已經(jīng)超過(guò)2億人，60歲以上老人，約有80%患有心血管疾病。但是，當(dāng)前我國(guó)醫(yī)療服務(wù)存在醫(yī)療費(fèi)用高、醫(yī)療服務(wù)不連續(xù)、醫(yī)療資源分配不合理等問(wèn)題，直接導(dǎo)致老百姓看病貴、看病難，并且針對(duì)慢性病的治療，無(wú)法長(zhǎng)期有效的閉環(huán)追蹤管理。

隨著現(xiàn)代信息化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃背景下，使得智慧醫(yī)療在技術(shù)上和政策上均得以推動(dòng)［1］。

本文討論智慧醫(yī)療的重要環(huán)節(jié)—心血管疾病信息追蹤管理，利用智能手環(huán)對(duì)慢性心血管疾病進(jìn)行有效閉環(huán)追蹤管理。

1　系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)目標(biāo)

心血管疾病信息追蹤管理系統(tǒng)需要具備如下功能［2］：

（1）醫(yī)療監(jiān)控：①患者身份ID識(shí)別（對(duì)應(yīng)云儲(chǔ)存的電子檔案）；②24小時(shí)連續(xù)多參數(shù)監(jiān)護(hù)（心率、血壓、呼吸頻率、睡眠質(zhì)量、體溫）；③藥物使用監(jiān)管。

（2）緊急救助：①跌倒檢測(cè)；②地理位置檢測(cè)；③區(qū)域控制；④危急處置；⑤緊急求救；⑥語(yǔ)音功能。

（3）運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)：①計(jì)步；②登山海拔高度。

（4）交流平臺(tái)：①信息推送服務(wù)，包含保健常識(shí)、醫(yī)療提醒、醫(yī)患交流、藥物功用等；②健康評(píng)估。

2　系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)由兩大部分組成，前端是采集人體生命信息的智能手環(huán)，后端是對(duì)采集的人體信息樣本進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與管理的云服務(wù)。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture diagram

（1）醫(yī)療監(jiān)控：每個(gè)智能手環(huán)對(duì)應(yīng)硬件ID，便于云服務(wù)器以此查找病人電子病歷，藥物使用情況。只要將其戴在手腕，手環(huán)便可連續(xù)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)出人體的心率、血壓、呼吸頻率、體溫、睡眠質(zhì)量等生命信息參數(shù)［3］，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)回傳至云服務(wù)器，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘和綜合分析，為醫(yī)護(hù)工作者反饋病人的身體狀況，將病人的日常生理數(shù)據(jù)，展示給會(huì)診醫(yī)生。

圖2　系統(tǒng)架構(gòu)圖解析Fig.2 System architecture diagram analysis

（2）緊急救助：同時(shí)，手環(huán)配有重力加速度傳感器，當(dāng)攜帶者摔倒時(shí)，系統(tǒng)立即啟動(dòng)危急處置預(yù)案，手環(huán)的定位功能啟動(dòng)，對(duì)病人進(jìn)行衛(wèi)星/基站/WIFI定位，醫(yī)院監(jiān)控中心通過(guò)語(yǔ)音聯(lián)系病人是否需要醫(yī)療幫助，聯(lián)系附近的社區(qū)/中心醫(yī)院前往救助。

（3）運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)及交流平臺(tái)：病人及其家屬，也可用家庭PC或手機(jī)終端，查看智能手環(huán)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，了解病人的運(yùn)動(dòng)量統(tǒng)計(jì)、睡眠情況，及時(shí)調(diào)整飲食、藥物攝入。經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)分析后，系統(tǒng)更能有針對(duì)性的向病人或家屬手機(jī)推送符合病人實(shí)際情況的保健常識(shí)、藥物禁忌，提供更好的醫(yī)患交流平臺(tái)。

3　智能手環(huán)的硬件設(shè)計(jì)

智能手環(huán)采用S3C2440 ARM芯片為主控制器，配以各個(gè)傳感、傳輸模塊，共同支撐起硬件系統(tǒng)［4］。傳感模塊包括呼吸檢測(cè)、心率檢測(cè)、體溫檢測(cè)、血壓檢測(cè)、加速度檢測(cè)，傳輸模塊包括射頻、音頻、2G/3G/4G通信、GPS、WIFI模塊。圖3為硬件架構(gòu)圖。其中，智能手環(huán)不可能按照嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量腦電波、心電圖、肌肉活動(dòng)、眼睛的運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)和血氧來(lái)判斷睡眠質(zhì)量，在此，我們根據(jù)當(dāng)期的基站時(shí)間，心率、體動(dòng)（加速度計(jì)），來(lái)推算佩戴者的睡眠質(zhì)量。呼吸模塊采用熱敏電阻電路［5］，心率采用WTHRM115芯片，體溫采用DS18B20芯片，血壓采用PSG010芯片，三軸加速度計(jì)采用MC3210-I5芯片［6］。圖4為三軸加速度計(jì)原理圖。

圖3　硬件架構(gòu)圖Fig.3 Hardware structure diagram

圖4　三軸加速度計(jì)原理圖Fig.4 Three axis accelerometer schematic

4　智能手環(huán)程序設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由于系統(tǒng)涉及模塊較多，且各模塊工作相對(duì)獨(dú)立，會(huì)出現(xiàn)很多任務(wù)切換場(chǎng)景，需要用Linux操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理調(diào)度。主應(yīng)用程序需要為各個(gè)功能模塊動(dòng)態(tài)加載如IIC總線、ADC、串口設(shè)備、GPIO等設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序［7］。應(yīng)用程序流程如圖5所示。

針對(duì)緊急情況，如三軸加速度計(jì)檢測(cè)到病人跌倒，立刻通過(guò)高優(yōu)先級(jí)中斷，打斷主應(yīng)用程序運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，進(jìn)行應(yīng)急處置。

通過(guò)cat命令查詢存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，依次為呼吸次數(shù)、心率、睡眠（0代表當(dāng)前未睡眠）、體溫（體表溫度）、血壓（高壓、低壓）、三軸加速度數(shù)據(jù) （X/Y/Z），這些數(shù)據(jù)將通過(guò) WIFI或3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸給后端云服務(wù)器處理。

圖5　應(yīng)用程序流程圖Fig.5 Flow chart of applicationprogram

圖6　系統(tǒng)生成的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件Fig.6　Storing data files established by system

圖7　Cat命令查看存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)Fig.7 Using cat to view storing data

5　結(jié)束語(yǔ)

本文討論心血管疾病信息追蹤管理系統(tǒng)，使用智能手環(huán)對(duì)部分生命信息進(jìn)行檢測(cè)，反饋后端云服務(wù)器處理，從而對(duì)心血管疾病患者的健康狀況進(jìn)行閉環(huán)追蹤管理。后續(xù)從如下幾方面改進(jìn)智能手環(huán)：①系統(tǒng)功耗；②系統(tǒng)小型化。

限于篇幅，針對(duì)后端云服務(wù)器討論較少，筆者構(gòu)想后續(xù)逐步建立系統(tǒng)區(qū)域協(xié)同一體化醫(yī)療，并接入智慧社區(qū)、智慧城市，研究前景廣闊。

［1］林寧.人體生理參數(shù)無(wú)線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)研究 ［D］.吉林大學(xué)，2007，6.

［2］吳金獎(jiǎng)，陳建新，等.可穿戴無(wú)線生理參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2014，34.

［3］武秋紅.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)［D］.成都電子科技大學(xué)，2009.

［4］S3C2440A 32-BIT CMOS MICROCONTROLLER USER'S MANUAL［Z］.//www.samsung.com.

［5］侯金華，等.溫度測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.低壓電器，2010，13.

［6］農(nóng)莉云，盧華.一種基于鉑電阻傳感器的測(cè)溫和校準(zhǔn)方法［J］.裝備制造技術(shù)，2010，9.

［7］明光照，張大龍，李鷗.醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中WSN節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)工程，2010，1.

Design of Angiocardiopathy Tracking and Management System Based on Informatization

YI Kai
（Guangxi Medical University，Nanning Guangxi 530022，China）

Informatization，Cloud Computing，Big Data Analytics and Sensors are developing rapidly these days.At the same time，the Nation initiate"Internet+"as a national strategy.Medical wisdom is promoted by both technology development and national strategy.In this paper，the author designed a new angiocardiopathy tracking and management system based on Informatization.This paper also discussed how the fore-end detective device works.

medical wisdom；smart band；informatization；angiocardiopathy

TP39；R44

Adoi：10.3969/j.issn.1002-6673.2015.05.031

1002-6673（2015）05-083-03

2015-07-17

易凱（1983-），男，湖北人，碩士研究生，工程師。主要研究方向：醫(yī)學(xué)類(lèi)校園信息化建設(shè)。