李潤(rùn)川 馮盼盼 王淑紅 王海燕 張行進(jìn) 陳 剛 王宗敏*

1(鄭州大學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院 河南 鄭州 450000)2(鄭州大學(xué)互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療與健康服務(wù)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心 河南 鄭州 450000)3(鄭州大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院 河南 鄭州 450000)

0 引 言

隨著現(xiàn)今生活方式的轉(zhuǎn)變，人類的健康狀況及疾病模式也發(fā)生著轉(zhuǎn)變，慢性病患者的人數(shù)也在急劇增加。慢性病主要是指心腦血管疾病、糖尿病、慢性呼吸系統(tǒng)疾病等起病隱匿、潛伏期長(zhǎng)、病程長(zhǎng)、無明確“治愈”指征的疾病總稱[1]。2015年我國(guó)衛(wèi)生部《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告》指出每年以心血管疾病和糖尿病為首的慢性病，致死人數(shù)占據(jù)了所有死亡人數(shù)的85%，且慢性病在我國(guó)疾病負(fù)擔(dān)中所占比例超過70%[2]。慢性疾病由于患病人數(shù)多、病情延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、病因復(fù)雜、治療累積費(fèi)用高，具有頻繁的醫(yī)患交流，一開始就成為互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療聚焦的熱點(diǎn)。慢性病的挑戰(zhàn)無疑給智慧醫(yī)療帶來了巨大機(jī)會(huì)。智慧醫(yī)療得到迅速發(fā)展，借助互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、醫(yī)療大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，搭建智能化的醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)及平臺(tái)，通過智能終端上傳個(gè)人生理健康數(shù)據(jù)，快速得到醫(yī)生遠(yuǎn)程指導(dǎo)，將傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)延伸至社區(qū)和家庭來進(jìn)行健康管理和慢病預(yù)防[3-6]。

目前，國(guó)內(nèi)外推出了許多遠(yuǎn)程智能醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備。國(guó)外在遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)構(gòu)建的實(shí)施發(fā)展速度較快，在遠(yuǎn)程咨詢、遠(yuǎn)程會(huì)診和一些醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)确矫嫒〉昧瞬诲e(cuò)成果[7-10]。Vaidehi等人[11]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種可監(jiān)測(cè)血壓、脈搏率和呼吸頻率、體溫等生命體征的Agent系統(tǒng)，依附于無線傳感器。馬錫坤[12]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程視頻醫(yī)療診斷系統(tǒng)，依附于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)實(shí)醫(yī)生的醫(yī)療診斷過程，具有在線問診、視頻會(huì)話等多功能模式。陳海金等[13]設(shè)計(jì)開發(fā)了一款心電監(jiān)護(hù)儀且搭配帶Android系統(tǒng)的智能終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。然而，現(xiàn)有的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于終端用戶數(shù)量的不斷增加和上傳數(shù)據(jù)的加大，會(huì)出現(xiàn)服務(wù)后臺(tái)數(shù)據(jù)一致性無法保證、實(shí)時(shí)性較差以及數(shù)據(jù)利用率低等問題[14]。在此背景下，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)、連續(xù)、長(zhǎng)時(shí)間地監(jiān)測(cè)人體的生命體征參數(shù)，且配套開發(fā)了一款便攜式心電監(jiān)護(hù)儀用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析人體心電信號(hào)，改進(jìn)了現(xiàn)有健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)心電信號(hào)的非實(shí)時(shí)傳輸性。

本文設(shè)計(jì)的智能健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)可長(zhǎng)時(shí)間地實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)人體生命體征參數(shù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給云平臺(tái)和手機(jī)APP，醫(yī)生可對(duì)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將結(jié)果及時(shí)反饋到用戶的智能手機(jī)APP上進(jìn)行顯示和保存，用戶可通過手機(jī)上的APP查看自己的健康歷史數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶的某一項(xiàng)生命特征參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，云平臺(tái)和手機(jī)APP能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，以便用戶能得到及時(shí)的救治，這對(duì)于慢病患者長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)具有重大的歷史意義。

1 相關(guān)技術(shù)

本系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單高效的NATS消息機(jī)制來傳輸心電數(shù)據(jù)、支持分布式架構(gòu)通信的RPC協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的調(diào)用、使用允許服務(wù)端主動(dòng)向客戶端推送數(shù)據(jù)的Websocket協(xié)議獲取實(shí)時(shí)心電曲線、使用功能強(qiáng)大又高效的MongoDB數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)最終的心電事件和支持XML的有可圖形化用戶界面的SQLServer數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)用戶在互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院的體檢監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

NATS消息機(jī)制是基于EventMachine支持微服務(wù)架構(gòu)、使用“發(fā)布-訂閱”機(jī)制的輕量級(jí)消息中間件[15]。NATS消息機(jī)制有分布式隊(duì)列的基礎(chǔ)，當(dāng)有超過一個(gè)的服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求時(shí)那就形成一個(gè)隊(duì)列組，那么NATS消息機(jī)制將隨機(jī)選擇一個(gè)服務(wù)器來接收消息，這樣就保證了不同服務(wù)器間調(diào)取ECG數(shù)據(jù)的順序性。 NATS消息機(jī)制具有可伸縮性，每秒鐘可以傳送百萬條消息，可用來連接微服務(wù)和IOT設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高吞吐量的消息分散和特定應(yīng)用實(shí)例、設(shè)備或用戶的尋址。

遠(yuǎn)程過程調(diào)用(Remote Procedure Call，RPC)是一種通過網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)程序上請(qǐng)求服務(wù)，而不需要了解底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的協(xié)議。RPC現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于分布式系統(tǒng)中進(jìn)行封裝通信。 RPC的用法是客戶端直接調(diào)用服務(wù)端的函數(shù)，把數(shù)據(jù)傳給服務(wù)端，服務(wù)器端處理完以后返回給客戶端，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)同步，這在ECG數(shù)據(jù)傳輸中具有重要的意義。

WebSocket協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)瀏覽器與服務(wù)器之間高效、有狀態(tài)的雙向通信，而且減少了Internet通信開銷。Websocket只需要一次HTTP握手，整個(gè)通信過程是建立在一次連接狀態(tài)中，服務(wù)器端會(huì)一直知道你的信息，直到關(guān)閉請(qǐng)求。服務(wù)器有信息的時(shí)候就會(huì)發(fā)送，即服務(wù)器端自動(dòng)推送數(shù)據(jù)到客戶端，這對(duì)ECG實(shí)時(shí)波形的顯示具有重要意義，一旦心臟出現(xiàn)問題，客戶端就會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)波形的異常從而采取行動(dòng)避免更壞的情況發(fā)生。

MongoDB是一個(gè)介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是一個(gè)高性能、開源、模式自由的文檔型數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)以文檔的形式保存，文檔實(shí)際上就是一個(gè)個(gè)JSON字符串，主流的計(jì)算機(jī)語言如Java、Python都對(duì)JSON有很好的支持，數(shù)據(jù)從MongoDB數(shù)據(jù)庫中讀取出來后，無需轉(zhuǎn)換可直接使用，極大提升程序員的開發(fā)效率。MongoDB 還提供了數(shù)據(jù)冗余、故障轉(zhuǎn)移、自動(dòng)分片等功能。MongoDB支持分布式系統(tǒng)，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加便于擴(kuò)展和集群，為Web應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)相當(dāng)重要, 它涉及到系統(tǒng)的效率,影響到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。Microsoft SQL Server具備完全Web支持，也具有在Internet上和防火墻外進(jìn)行查詢的能力。本系統(tǒng)主要通過Microsoft SQL Server存儲(chǔ)用戶在互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院經(jīng)過自助體檢、血常規(guī)檢驗(yàn)和生化檢查后的各項(xiàng)體檢數(shù)據(jù)。Microsoft SQL Server支持?jǐn)?shù)據(jù)交換的通用傳輸語法XML，提供備份、還原、復(fù)制和并發(fā)控制等通用服務(wù)，這樣用戶的XML數(shù)據(jù)不必“分解”成關(guān)系結(jié)構(gòu)，也不會(huì)失去查詢XML結(jié)構(gòu)的能力。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)構(gòu)建的整體架構(gòu)如圖1所示。受檢者在互聯(lián)網(wǎng)/社區(qū)醫(yī)院進(jìn)行各種體檢化驗(yàn)后的數(shù)據(jù)如身高、體重、血氧和血常規(guī)等檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，和本文設(shè)計(jì)的可穿戴式心電監(jiān)測(cè)設(shè)備所測(cè)得的心電數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至中間件設(shè)備上，中間件進(jìn)行所有體征數(shù)據(jù)的整合并通過無線傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)至云平臺(tái)和手機(jī)APP端，云平臺(tái)上的數(shù)據(jù)供醫(yī)生診斷并提出健康建議，用戶及授權(quán)的親屬可通過智能手機(jī)APP端查看自己和親屬的檢驗(yàn)結(jié)果。

圖1 智能健康監(jiān)測(cè)云平臺(tái)整體架構(gòu)

Node中間件介于醫(yī)療設(shè)備資源與應(yīng)用程序之間，完成設(shè)備與應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作。中間件進(jìn)行接口轉(zhuǎn)發(fā)，在轉(zhuǎn)發(fā)的過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而不用擔(dān)心數(shù)據(jù)返回的問題。瀏覽器端和Java端使用node.js作為中間件，Node調(diào)用Java后端發(fā)布的接口，同時(shí)Node可以發(fā)布HTTP接口給瀏覽器端調(diào)用。前后端分離，本地前端開發(fā)調(diào)用接口會(huì)有跨域問題。用node.js搭建本地HTTP服務(wù)器，并且判斷訪問接口URL時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，完美解決本地開發(fā)時(shí)候的跨域問題。中間件系統(tǒng)位于各類醫(yī)療硬件設(shè)備之上，能夠管理多個(gè)醫(yī)療設(shè)備，并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)設(shè)備資源的調(diào)度。同時(shí)中間件系統(tǒng)位于應(yīng)用程序之下，可同時(shí)響應(yīng)多個(gè)應(yīng)用程序的調(diào)用請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)調(diào)用方對(duì)醫(yī)療設(shè)備的操作與健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，并且通過http/https通信技術(shù)的訪問方式可讓應(yīng)用程序不受平臺(tái)的限制，能夠兼容各主流平臺(tái)如Windows和Android等。

2.1 實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)儀硬件設(shè)計(jì)

由于心電信號(hào)具有近場(chǎng)檢測(cè)的特點(diǎn)，并且心電信號(hào)比較微弱屬于低頻信號(hào)，要想得到實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的心電數(shù)據(jù)，需要研究出更高效的硬件設(shè)備。本文設(shè)計(jì)了一種可穿戴式心電監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)心電信號(hào)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)連接檢測(cè)?？紤]到多導(dǎo)聯(lián)的臨床意義及動(dòng)態(tài)心電圖在心血管疾病診斷中的應(yīng)用治療方面，我們?cè)O(shè)計(jì)了六導(dǎo)聯(lián)實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)儀，其采樣率為500 Hz。

該可穿戴式心電監(jiān)測(cè)儀電路框圖如圖2所示，包括相互電性連接的信號(hào)采集模組(1)以及無線模組(2)。信號(hào)采集模組包括信號(hào)處理單元(3)、信號(hào)輸入接口(4)以及信號(hào)輸出接口(5)，其中信號(hào)處理單元包括EMI濾波器(6)、放大器(7)、調(diào)制器(8)以及低通數(shù)字濾波器(9)。無線模組包括MCU(10)，其只讀存儲(chǔ)器ROM(11)、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM(12)、藍(lán)牙模塊(13)、低功耗藍(lán)牙模塊(14)、供電模塊(15)。這款可穿戴式心電監(jiān)測(cè)儀的開發(fā)用于捕獲心電圖信號(hào)，通過EMI濾波器對(duì)信號(hào)輸入接口輸入的心電信號(hào)進(jìn)行濾波處理，有效提高了信號(hào)處理單元采集到的心電信號(hào)的準(zhǔn)確性，便于信號(hào)處理單元將采集到的心電信號(hào)精細(xì)處理，也便于在無線模組中與微控制單元(Micro Control Unit，MCU)相連的藍(lán)牙模塊接入無線網(wǎng)絡(luò)，并且同時(shí)配有心電監(jiān)測(cè)云平臺(tái)。

圖2 實(shí)時(shí)心電監(jiān)測(cè)儀硬件電路框圖

圖3是當(dāng)用戶佩戴上心電監(jiān)測(cè)儀后信號(hào)采集模塊原理示意圖，搭配ADS1293模塊和MCU微處理單元，通過BT/BLE協(xié)議的方式對(duì)采集到的心電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。ADS1293 特有3個(gè)能夠以高達(dá) 25.6 ksps 的速率工作的高分辨率通道,可單獨(dú)針對(duì)每個(gè)通道編程特定的采樣率和帶寬，從而使用戶能夠針對(duì)性能和功耗來優(yōu)化配置。芯片內(nèi)置抗電磁干擾(EMI) 輸入設(shè)計(jì)，極大擴(kuò)展了采集心電數(shù)據(jù)的物理環(huán)境。ADS1293 包含便攜式、低功耗醫(yī)療和體育運(yùn)動(dòng)心電圖(ECG) 應(yīng)用中通常所需要的全部特性。基于云存儲(chǔ)的遠(yuǎn)程心電事件監(jiān)護(hù)平臺(tái)，便于心電監(jiān)護(hù)設(shè)備將心電數(shù)據(jù)及用戶信息實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和管理。

圖3 心電信號(hào)采集模塊原理示意圖

2.2 云平臺(tái)軟件功能流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用多服務(wù)器的分布式架構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)松耦合，對(duì)底層產(chǎn)品的可靠性、可用性依賴降低，可擴(kuò)展性更好。尤其是隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，邊際成本將更低。為解決熱部署資源浪費(fèi)，靈活性差等的缺點(diǎn)，我們使用可擴(kuò)展熱部署的方法，可以在不中斷Web服務(wù)器運(yùn)行的情況下進(jìn)行部署，極大提高了開發(fā)效率。本文設(shè)計(jì)的智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的主要功能有：實(shí)時(shí)接收監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)、分析校驗(yàn)數(shù)據(jù)的合法性、查詢歷史數(shù)據(jù)等功能模塊，并且可以根據(jù)正常范圍內(nèi)的生命體征數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)參考值，對(duì)不同數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果給出一個(gè)綜合的健康狀況檢測(cè)報(bào)告。智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建的流程圖如圖4所示。

圖4 智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序流程圖

3 云平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

該基于云計(jì)算的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)平臺(tái)架構(gòu)如圖5所示。該體系結(jié)構(gòu)建立在微服務(wù)和RPC思想之上，由10余個(gè)核心服務(wù)器組成，并主要使用go語言實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)主要由以下服務(wù)器組成：Load Balancecing，所有服務(wù)器必須首先連接到該服務(wù)器，并接受該服務(wù)器分派管理；System Monitor，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和各服務(wù)器調(diào)度；ECGAnalyzeGateway，進(jìn)行ECG監(jiān)護(hù)并存儲(chǔ)派發(fā)結(jié)果；ECGDataBaseGateway，采用大數(shù)據(jù)云平臺(tái)技術(shù)搭建的心電數(shù)據(jù)庫中心，提供CURD API(創(chuàng)建、更新、讀取、刪除四種操作的API)；UserDataBaseGateway，用戶信息數(shù)據(jù)庫中心，管理用戶信息、監(jiān)護(hù)記錄等；WebServer，為信息視圖和ECG監(jiān)護(hù)交互提供用戶網(wǎng)頁端前端請(qǐng)求；APPServer，為信息視圖和ECG監(jiān)護(hù)交互提供用戶APP端前端請(qǐng)求；ECGPipeGateway，在前端實(shí)時(shí)顯示ECG波形；ECGDeviceGateway，接收心電設(shè)備的數(shù)據(jù)并進(jìn)行派發(fā)，根據(jù)心電監(jiān)護(hù)結(jié)果，按照預(yù)定的處理流程，處理相應(yīng)的心電事件；ECGDataRouter，負(fù)責(zé)將心電數(shù)據(jù)派發(fā)給具體服務(wù)器，并將處理結(jié)果返回至請(qǐng)求者；APPGateway，Web網(wǎng)頁端和手機(jī)UI端請(qǐng)求的入口，接收用戶在前端提出的請(qǐng)求；MultipleLifeParameterCenter：存儲(chǔ)用戶在互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院進(jìn)行各項(xiàng)體征檢查的數(shù)據(jù)。

圖5 云平臺(tái)體系架構(gòu)

受檢者在互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院進(jìn)行體檢、生化檢查和血常規(guī)檢查后，這些多維生命體征數(shù)據(jù)通過HTTP/HTTPS協(xié)議存儲(chǔ)在云平臺(tái)上的多生命參數(shù)中心。受檢者佩戴上可穿戴式心電監(jiān)測(cè)儀后，心電信號(hào)可實(shí)時(shí)采集并通過藍(lán)牙傳輸至受檢者的手機(jī)端，之后通過RPC實(shí)時(shí)傳送到后臺(tái)服務(wù)器ECGDeviceGateway進(jìn)行心電數(shù)據(jù)的接收和派發(fā)。心電數(shù)據(jù)通過NATS消息中間件訂閱-發(fā)布到ECGDataRouter服務(wù)器進(jìn)行ECG數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，ECGAnalyzeGateway通過RPC的消息應(yīng)答模式請(qǐng)求心電數(shù)據(jù)到ECGAnalyzServer進(jìn)行心電監(jiān)護(hù)分析，同時(shí)將分析后的結(jié)果進(jìn)行反饋并提供給其他服務(wù)器使用。經(jīng)過分析后的ECG數(shù)據(jù)通過NATS消息中間件到ECGPipeGateway服務(wù)器并通過WebSocket協(xié)議進(jìn)行前端界面實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)結(jié)果的顯示。分析后的數(shù)據(jù)也通過NATS消息中間件到ECGDataBaseGateway服務(wù)器存儲(chǔ)心電分析的結(jié)果。同時(shí)ECGDataBaseGateway和UserDataBaseGateway通過NATS消息中間件從APPGateway服務(wù)器訂閱用戶的前端操作。受檢者在網(wǎng)頁端和手機(jī)用戶端可進(jìn)行查詢歷史數(shù)據(jù)、查看結(jié)果以及查看健康體檢報(bào)告等操作，這些在前端的請(qǐng)求操作都是通過HTTP/HTTPS協(xié)議分別發(fā)送至WebServer服務(wù)器和APPServer服務(wù)器，這些操作又都通過該協(xié)議發(fā)送至APPGateway服務(wù)器，在這里統(tǒng)一處理受檢者在前端的用戶請(qǐng)求并返回結(jié)果。

4 云平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)Web網(wǎng)頁平臺(tái)端和Android患者平臺(tái)端進(jìn)行開發(fā)與調(diào)試，通過不斷驗(yàn)證測(cè)試來優(yōu)化完善平臺(tái)功能并分析其表現(xiàn)?？纱┐魇綗o線心電監(jiān)測(cè)儀能夠?qū)⒉杉降男碾娦盘?hào)實(shí)時(shí)通過藍(lán)牙協(xié)議傳輸至智能手機(jī)端和云平臺(tái)服務(wù)器端。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)的心電數(shù)據(jù)采集和多生命體征數(shù)據(jù)信息化存儲(chǔ)及管理功能，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)、自主體檢、生化檢查、血常規(guī)檢查等多維度生命體征數(shù)據(jù)監(jiān)護(hù)。通過無線傳輸協(xié)議將這些采集到的體征數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)服務(wù)器，利用大數(shù)據(jù)云平臺(tái)技術(shù)存儲(chǔ)、分析、查詢，為用戶提供全面的智能檢測(cè)結(jié)果，為醫(yī)護(hù)人員評(píng)估用戶的健康狀況、發(fā)現(xiàn)疾病的早期癥狀提供強(qiáng)有力的依據(jù)。

4.1 Web網(wǎng)頁平臺(tái)端

本平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)思想構(gòu)建，接入端采用藍(lán)牙和HTTP/HTTPS協(xié)議接入服務(wù)器集群，后端采用RPC+MQ模式構(gòu)建數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)集群，數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)采用MongoDB分布式數(shù)據(jù)庫集群與Microsoft SQL Server存儲(chǔ)相結(jié)合的方式，對(duì)心電數(shù)據(jù)的分析采用RPC+MongoDB的模式，Web網(wǎng)頁端是基于HTML5技術(shù)和WebSocket協(xié)議構(gòu)建，支持實(shí)時(shí)和歷史心電數(shù)據(jù)查詢和波形顯示，以及結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示和歷史查詢。受檢者佩戴便攜式無線心電監(jiān)測(cè)儀后，心電信號(hào)會(huì)上傳至云平臺(tái)，所有功能都按預(yù)期設(shè)計(jì)的架構(gòu)運(yùn)作。該心電監(jiān)測(cè)儀采集與云平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同步，波形準(zhǔn)確收集并平滑顯示，可持續(xù)24小時(shí)將心電數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)，能夠保證無線傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，Web網(wǎng)頁端的實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)如圖6所示。

圖6 Web網(wǎng)頁端心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)頁面

4.2 Android患者平臺(tái)端

基于Java的Android APP端研發(fā)需要安裝 Java開發(fā)工具包JDK并進(jìn)行相關(guān)環(huán)境配置，使用跨平臺(tái)的開發(fā)工具Eclipse和 Android SDK以及Android開發(fā)工具 ADT插件來完成整個(gè)APP的開發(fā)與測(cè)試。Android端研發(fā)結(jié)果示例如圖7-圖11所示。

對(duì)心臟患者來說，便攜式心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)，進(jìn)而連接到三甲醫(yī)院的醫(yī)生，可對(duì)患者的情況及時(shí)做出處理，使患者足不出戶就可得到正確且高效的治療水平，并且節(jié)省治療成本；對(duì)不宜頻繁去醫(yī)院就診的患者，更加凸顯便攜式心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)所在；對(duì)綜合性醫(yī)院來說，不同研究水平的心臟疾病專家得到最大的利用效率，并且將心電疾病的診療分成“預(yù)防、治療、康復(fù)”幾個(gè)階段，最大化醫(yī)院資源的利用率。

圖7 Android端生理參數(shù)歷史記錄圖

圖8 Android端生理參數(shù)歷史記錄樣例圖(血壓、體重)

圖9 Android端體檢結(jié)果與健康指導(dǎo)示例圖

圖10 Android端心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)圖

本文設(shè)計(jì)的基于云平臺(tái)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)慢性病監(jiān)護(hù)流程的復(fù)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中和共享，減少了過去由于信息不能共享造成的院內(nèi)、院際重復(fù)檢查、重復(fù)用藥等問題，直接減少了衛(wèi)生資源的浪費(fèi)，減少了患者進(jìn)醫(yī)院看病的次數(shù)和時(shí)間，減輕了醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)，也在一定程度上減少了醫(yī)院的負(fù)荷。降低了社區(qū)-衛(wèi)生服務(wù)中心開展心電檢查項(xiàng)目的成本，借助大醫(yī)院的專家資源，增加了社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的醫(yī)療收入。促使了慢性病逐步成為醫(yī)生診療過程中不可缺少的一步，極大提高患者和醫(yī)生對(duì)慢病的接受度。

5 結(jié) 語

本文所設(shè)計(jì)的基于云計(jì)算的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成了對(duì)用戶的血壓、血氧、基礎(chǔ)代謝率、心電信號(hào)等生命體征數(shù)據(jù)的采集管理，尤其是對(duì)心電信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)采集，之后對(duì)該平臺(tái)上的生理體征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估，并結(jié)合智能算法給出相應(yīng)的健康指導(dǎo)。該專業(yè)的“便攜式心電監(jiān)測(cè)儀+檢化智能終端無線傳輸+云計(jì)算平臺(tái)”模式使得該系統(tǒng)能夠進(jìn)一步走向家庭，對(duì)人體進(jìn)行全方位健康監(jiān)護(hù)。未來可以在目前研究的基礎(chǔ)上，通過長(zhǎng)期數(shù)據(jù)的采集和積累，研究開發(fā)一種與潛在患病事件相關(guān)因素的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)功能，進(jìn)一步擴(kuò)大智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，為慢性病防治提供科學(xué)有效的依據(jù)。