基于信息化技術的心血管疾病追蹤管理系統設計

易凱（廣西醫科大學，廣西南寧　530022）

基于信息化技術的心血管疾病追蹤管理系統設計

易凱
（廣西醫科大學，廣西南寧530022）

隨著現代信息化、云計算、大數據、傳感技術、物聯網等技術的長足發展及國家倡導的互聯網+的戰略方向，使得智慧醫療在技術上和政策上均得以推動。論文討論智慧醫療的重要環節，基于信息化的心血管疾病信息追蹤管理系統設計，并對前端檢測設備—智能手環進行詳盡設計分析。

智慧醫療；智能手環；信息化；心血管疾病

0　引言

目前我國心血管疾病患者已經超過2億人，60歲以上老人，約有80%患有心血管疾病。但是，當前我國醫療服務存在醫療費用高、醫療服務不連續、醫療資源分配不合理等問題，直接導致老百姓看病貴、看病難，并且針對慢性病的治療，無法長期有效的閉環追蹤管理。

隨著現代信息化、云計算、大數據、傳感技術、物聯網等技術的長足發展，在“互聯網+”的國家戰略規劃背景下，使得智慧醫療在技術上和政策上均得以推動［1］。

本文討論智慧醫療的重要環節—心血管疾病信息追蹤管理，利用智能手環對慢性心血管疾病進行有效閉環追蹤管理。

1　系統功能設計目標

心血管疾病信息追蹤管理系統需要具備如下功能［2］：

（1）醫療監控：①患者身份ID識別（對應云儲存的電子檔案）；②24小時連續多參數監護（心率、血壓、呼吸頻率、睡眠質量、體溫）；③藥物使用監管。

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

（3）運動統計：①計步；②登山海拔高度。

（4）交流平臺：①信息推送服務，包含保健常識、醫療提醒、醫患交流、藥物功用等；②健康評估。

2　系統架構

系統由兩大部分組成，前端是采集人體生命信息的智能手環，后端是對采集的人體信息樣本進行大數據分析與管理的云服務。

圖1　系統架構圖Fig.1 System architecture diagram

（1）醫療監控：每個智能手環對應硬件ID，便于云服務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，手環便可連續動態地監測出人體的心率、血壓、呼吸頻率、體溫、睡眠質量等生命信息參數［3］，通過網絡回傳至云服務器，經過系統的數據挖掘和綜合分析，為醫護工作者反饋病人的身體狀況，將病人的日常生理數據，展示給會診醫生。

圖2　系統架構圖解析Fig.2 System architecture diagram analysis

（2）緊急救助：同時，手環配有重力加速度傳感器，當攜帶者摔倒時，系統立即啟動危急處置預案，手環的定位功能啟動，對病人進行衛星/基站/WIFI定位，醫院監控中心通過語音聯系病人是否需要醫療幫助，聯系附近的社區/中心醫院前往救助。

（3）運動統計及交流平臺：病人及其家屬，也可用家庭PC或手機終端，查看智能手環監測數據，了解病人的運動量統計、睡眠情況，及時調整飲食、藥物攝入。經過大數據分析后，系統更能有針對性的向病人或家屬手機推送符合病人實際情況的保健常識、藥物禁忌，提供更好的醫患交流平臺。

3　智能手環的硬件設計

智能手環采用S3C2440 ARM芯片為主控制器，配以各個傳感、傳輸模塊，共同支撐起硬件系統［4］。傳感模塊包括呼吸檢測、心率檢測、體溫檢測、血壓檢測、加速度檢測，傳輸模塊包括射頻、音頻、2G/3G/4G通信、GPS、WIFI模塊。圖3為硬件架構圖。其中，智能手環不可能按照嚴格的醫學實驗測量腦電波、心電圖、肌肉活動、眼睛的運動、呼吸運動和血氧來判斷睡眠質量，在此，我們根據當期的基站時間，心率、體動（加速度計），來推算佩戴者的睡眠質量。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，三軸加速度計采用MC3210-I5芯片［6］。圖4為三軸加速度計原理圖。

圖3　硬件架構圖Fig.3 Hardware structure diagram

圖4　三軸加速度計原理圖Fig.4 Three axis accelerometer schematic

4　智能手環程序設計及實驗結果

由于系統涉及模塊較多，且各模塊工作相對獨立，會出現很多任務切換場景，需要用Linux操作系統統一管理調度。主應用程序需要為各個功能模塊動態加載如IIC總線、ADC、串口設備、GPIO等設備驅動程序［7］。應用程序流程如圖5所示。

針對緊急情況，如三軸加速度計檢測到病人跌倒，立刻通過高優先級中斷，打斷主應用程序運行，系統進入中斷服務程序，進行應急處置。

通過cat命令查詢存儲的數據，依次為呼吸次數、心率、睡眠（0代表當前未睡眠）、體溫（體表溫度）、血壓（高壓、低壓）、三軸加速度數據 （X/Y/Z），這些數據將通過 WIFI或3G/4G網絡傳輸給后端云服務器處理。

圖5　應用程序流程圖Fig.5 Flow chart of applicationprogram

圖6　系統生成的存儲數據文件Fig.6　Storing data files established by system

圖7　Cat命令查看存儲的數據Fig.7 Using cat to view storing data

5　結束語

本文討論心血管疾病信息追蹤管理系統，使用智能手環對部分生命信息進行檢測，反饋后端云服務器處理，從而對心血管疾病患者的健康狀況進行閉環追蹤管理。后續從如下幾方面改進智能手環：①系統功耗；②系統小型化。

限于篇幅，針對后端云服務器討論較少，筆者構想后續逐步建立系統區域協同一體化醫療，并接入智慧社區、智慧城市，研究前景廣闊。

［1］林寧.人體生理參數無線監測網絡通信技術研究 ［D］.吉林大學，2007，6.

［2］吳金獎，陳建新，等.可穿戴無線生理參數監測設備的設計與實現［J］.計算機應用，2014，34.

［3］武秋紅.基于無線傳感器網絡的遠程醫療監護系統［D］.成都電子科技大學，2009.

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

［5］侯金華，等.溫度測量模塊的設計與實現［J］.低壓電器，2010，13.

［6］農莉云，盧華.一種基于鉑電阻傳感器的測溫和校準方法［J］.裝備制造技術，2010，9.

［7］明光照，張大龍，李鷗.醫療監護系統中WSN節點的軟件設計［J］.計算機工程，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：醫學類校園信息化建設。