宋寶++丁海勇

摘 要 隨著醫(yī)療體制的改革，遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)成為民眾關(guān)注的焦點(diǎn)。本文基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的短報(bào)文功能，設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)醫(yī)療患者的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括三部分，詳述從對(duì)患者信息的采集手段，至信息的預(yù)處理、嚴(yán)密處理、整理、分析與存儲(chǔ)，再至對(duì)患者病情的監(jiān)控與管理方式。同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)可行性進(jìn)行分析，得出該系統(tǒng)方案技術(shù)上是可行的，具備實(shí)施方便、成果可靠、時(shí)間分辨率高的特性，可實(shí)現(xiàn)“可視化”遠(yuǎn)程監(jiān)控的目標(biāo)，能夠?yàn)獒t(yī)療服務(wù)部門提供便捷，加速國(guó)內(nèi)醫(yī)療新格局構(gòu)建。

【關(guān)鍵詞】北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 體征信息 遠(yuǎn)程監(jiān)控 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 短報(bào)文模塊

本項(xiàng)目以遠(yuǎn)程醫(yī)療數(shù)據(jù)傳輸方式為切入點(diǎn)，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、單片機(jī)技術(shù)有機(jī)融合，充分利用有限的醫(yī)療資源，用比較低廉的費(fèi)用享受比較優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，以滿足廣大人民群眾的基本醫(yī)療服務(wù)需求。

1 遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)的思路

本系統(tǒng)主要由患者信息端、中心數(shù)據(jù)端和監(jiān)控端、醫(yī)療救護(hù)端三部分組成（圖1）。其中，患者信息端主要功能有采集患者體征信息、獲取位置信息、報(bào)警信息提示以及查詢信息，并通過移動(dòng)網(wǎng)將體征信息和位置信息發(fā)送給中心數(shù)據(jù)站；中心數(shù)據(jù)端和監(jiān)控端主要功能是處理、管理接收的患者信息和醫(yī)療信息，并可視化表達(dá)；醫(yī)療救護(hù)端的主要功能包括查詢患者信息、給予患者治療方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.2 系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.2.1 患者信息采集端

（1）北斗定位模塊。根據(jù)患者位置信息的特殊性，使用自主定位模式。它是指患者終端內(nèi)置的北斗芯片獨(dú)立快速完成定位，再由傳輸模塊將定位信息發(fā)送指中心數(shù)據(jù)端。

（2）體征信息采集模塊。此模塊主要由測(cè)血壓、測(cè)心率、測(cè)體溫模塊組成。其中，測(cè)心率模塊采用綠光光電測(cè)量（不需要佩戴胸前，具有良好的抗動(dòng)性）或者心動(dòng)電流測(cè)量法（需要佩戴胸前，支持運(yùn)動(dòng)型），可根據(jù)實(shí)際情況決定，另外嵌入式北斗衛(wèi)星信號(hào)接收模塊可利用授時(shí)功能，實(shí)時(shí)校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)據(jù)，使測(cè)得的心律BPM值更精確；測(cè)血壓模塊采用間接式長(zhǎng)時(shí)間血壓儀，支持24小時(shí)監(jiān)測(cè)，沒有血壓空白區(qū)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；測(cè)體溫模塊采用微型的體溫計(jì)和傳感器，便可滿足醫(yī)療需要。

（3）語音報(bào)警模塊。 該模塊主要包括語音模塊和警報(bào)模塊，主要是在體征信息出現(xiàn)問題時(shí)，給予患者語音警示和警報(bào)求救。

（4）信息傳輸模塊。以GPRS模塊為主，通過無線通訊信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、傳輸速度快的特點(diǎn)，適合信息的傳輸。同時(shí)模塊還采用無線IP技術(shù)，能夠和因特網(wǎng)進(jìn)行無縫對(duì)接，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

（5）智能控制模塊。為有效利用醫(yī)療資源，做到定位、體征信息盡量精確，在技術(shù)上我們采用了智能化的手段。當(dāng)連續(xù)采集的患者體征信息變化不大，智能控制程序?qū)⒔档徒K端數(shù)據(jù)的采集次數(shù)，減少數(shù)據(jù)和電量的浪費(fèi)；當(dāng)患者體征信息超過閾值時(shí)，智能控制程序?qū)⒂|動(dòng)報(bào)警模塊，同時(shí)將提高數(shù)據(jù)采集頻率，以此實(shí)現(xiàn)體征信息的無遺漏性，避免信息的誤判斷。

（6）供電模塊。定位、體征信息采集、報(bào)警、數(shù)據(jù)傳輸均需供電，電量的續(xù)航能力影響患者信息的準(zhǔn)確性與連續(xù)性。供電系統(tǒng)分為主蓄電池供電系統(tǒng)、應(yīng)急電池供電系統(tǒng)和太陽能電池板，在主蓄電池正常工作情況下，由它為各部件運(yùn)行供電。若主蓄電池發(fā)生故障，可啟動(dòng)應(yīng)急供電系統(tǒng)和太陽能電池板，保證基礎(chǔ)模塊的運(yùn)行。

1.2.2 中心數(shù)據(jù)端和監(jiān)控端

（1）中心數(shù)據(jù)端。數(shù)據(jù)端包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，一方面對(duì)采集到的位置數(shù)據(jù)、體征數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行處理，且與規(guī)定體征閾值數(shù)據(jù)比較分析，另一方面對(duì)位置數(shù)據(jù)、體征數(shù)據(jù)、處方數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行管理。

（2）監(jiān)控端。數(shù)據(jù)監(jiān)控端主要服務(wù)于患者端、醫(yī)療端，利用定位信息、處理數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域電子地圖，對(duì)患者的當(dāng)前位置和身體狀況可視化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1.2.3 醫(yī)療救護(hù)端

醫(yī)療救護(hù)端是患者相關(guān)數(shù)據(jù)的應(yīng)用端，主要服務(wù)對(duì)象是醫(yī)生，通過注冊(cè)、登錄進(jìn)入醫(yī)療救助端，查詢患者姓名、位置、當(dāng)前身體狀況等相關(guān)信息，給出患者治療處方。

1.3 主要功能設(shè)計(jì)

1.3.1 患者信息端

（1）健康監(jiān)測(cè)：利用體征信息采集模塊，獲取人體的血壓、體溫、心率等基本體征信息。

（2）語音報(bào)警：在患者體征信息超出閾值時(shí)，終端將給予患者語音警示或警報(bào)，作用機(jī)理如下：

根據(jù)采集的患者體征信息，與體征數(shù)據(jù)閾值比較，如果未超出規(guī)定數(shù)據(jù)，采集正常進(jìn)行；如果超過規(guī)定閾值，首先觸動(dòng)報(bào)警模塊，同時(shí)加快對(duì)患者體征信息的采集，將采集的全部數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸給中心數(shù)據(jù)庫，便于掌握患者信息。

（3）精準(zhǔn)定位：采用自動(dòng)定位模式，利用安置在終端內(nèi)部的北斗芯片，通過接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，獲得準(zhǔn)確可靠的患者位置。

（4）信息查詢：可以查詢患者近期的身體狀況和處方情況。

1.3.2 中心數(shù)據(jù)端和監(jiān)控端

數(shù)據(jù)服務(wù)器結(jié)構(gòu)如圖6所示，主要有數(shù)據(jù)處理模塊、管理模塊和監(jiān)控模塊。數(shù)據(jù)處理模塊主要是對(duì)患者的體征信息進(jìn)行處理，與規(guī)定體征閾值數(shù)據(jù)比較分析，符合要求，轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊；不符合要求時(shí)，將危險(xiǎn)信號(hào)發(fā)出，同時(shí)將信息轉(zhuǎn)儲(chǔ)至管理模塊，再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、分析、比較、轉(zhuǎn)儲(chǔ)，便于掌握病患的信息；數(shù)據(jù)管理模塊主要是對(duì)定位數(shù)據(jù)、體征數(shù)據(jù)、處方數(shù)據(jù)協(xié)同管理，為監(jiān)控平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示提供數(shù)據(jù)源。監(jiān)控端主要是應(yīng)對(duì)于患者位置信息的可視化表達(dá)，便于急救。

1.3.3 醫(yī)療救助端

該模塊主要建立在北斗醫(yī)療中心數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，醫(yī)療救助主要有急救服務(wù)和醫(yī)生救助兩大功能，一是急救中心通過病發(fā)病人的位置信息，最快速到達(dá)救助點(diǎn)；二是醫(yī)生通過從中心數(shù)據(jù)站里病人體征信息對(duì)病人給予治療或康復(fù)方案。以實(shí)例詳說：病人出院后的一段時(shí)間內(nèi)，可能會(huì)出現(xiàn)其他并發(fā)癥，期間醫(yī)生可以遠(yuǎn)程了解病人身體情況，給予適當(dāng)?shù)目祻?fù)方案。

短報(bào)文數(shù)據(jù)傳輸原理（如圖4）。

利用北斗短報(bào)文板卡RD120-2w通過北斗衛(wèi)星鏈路發(fā)送到北斗中心主站；北斗用戶終端接收數(shù)據(jù)并傳送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心將北斗短報(bào)文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成病史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

1.4 誤差處理與技術(shù)分析

為減弱模塊誤差對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的不良影響，用聯(lián)合卡爾曼濾波模型來處理組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)，該算法可以有效地提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)的整體濾波精度，對(duì)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)和隔離，同時(shí)可以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和可靠性。同時(shí)設(shè)計(jì)了監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信模塊、監(jiān)控模塊和智能手環(huán)的主要模塊，在數(shù)據(jù)通信模塊、協(xié)議處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的功能，并通過軟件設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的精確度。

方案在研究、調(diào)試、生產(chǎn)及其應(yīng)用的過程中，需要利用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各模塊之間和產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接，使用編程語言對(duì)產(chǎn)品后臺(tái)系統(tǒng)的進(jìn)行控制，同時(shí)應(yīng)該掌握北斗系統(tǒng)的定位、導(dǎo)航、授時(shí)及其短報(bào)文通信的基本原理，對(duì)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的位置及其他問題給予正確指導(dǎo)。

2 結(jié)論

本課題針對(duì)醫(yī)療改革中出現(xiàn)的問題，結(jié)合北斗的定位、導(dǎo)航、授時(shí)以及短報(bào)文通信四項(xiàng)功能，設(shè)計(jì)了一套能夠簡(jiǎn)化治療的醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng)，能夠最大限度緩解醫(yī)生治療量大的壓力，保證患者的基本治療水平。目前已初步對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單外部設(shè)計(jì)（包括模型構(gòu)造、界面處理、內(nèi)部設(shè)計(jì)等），取到了良好的效果。下一步的工作重點(diǎn)我們將放在程序算法的編輯以及北斗系統(tǒng)的算法引入，更主要建立一個(gè)臨床信息系統(tǒng)（CIS），更好地去服務(wù)于大眾。

參考文獻(xiàn)

[1]王明時(shí).醫(yī)院信息系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[3]公茂法，王中剛，肖弘揚(yáng)等.北斗短報(bào)文通信在抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀表，2015（07）：33-36.

[4]崔平遠(yuǎn)，黃曉瑞.基于聯(lián)合卡爾曼濾波的多傳感器信息融合算法及其應(yīng)用[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2009，5（03）：204-207.

作者單位

南京信息工程大學(xué)地理與遙感學(xué)院 江蘇省南京市 210044