本地和遠程雙監護的動態心電監護系統設計

郭芝源　李立　李臻　余琳

摘 要：提出了一種動態心電監護系統，用于對患者在安靜和日常活動狀態下的心電圖實施監護。該系統采用便攜式心電監護儀實時采集患者心電圖，通過移動設備對患者的呼吸頻率、心率進行本地實時監護，并通過遠程心電監護平臺實施遠程醫療診斷。與現有的心電監護系統相比，本系統具備本地和遠程雙監護功能，可實現對患者心臟的雙重監護。

關鍵詞：心電監護；便攜式；藍牙；雙監護

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）12-00-02

0 引 言

心血管疾病已成為危害人類健康的主要疾病之一，心電圖（Electrocardiography，ECG）能夠反映心臟的健康狀況，是用于診斷和預防心血管疾病的有效手段[1，2]。

常規的診斷用心電圖機[3]只能獲得短時間的心電圖，而對于偶發性的心血管疾病則無能為力；床邊用的心電監護儀[4]可以對患者進行較長時間的心電圖檢測，但是要求患者在安靜狀態下測量，故限制了患者活動；動態心電圖機（Holter）[5，6]能夠連續記錄患者在日常活動狀態下24～72小時的動態心電圖，但無法對信號進行實時分析，當患者誘發心血管疾病時，無法得到及時救治；目前流行的便攜式實時心電監護儀[7-11]，方便用戶隨身攜帶，可以實時采集并顯示患者在安靜和日常活動狀態下的心電波形，但是患者難以讀懂心電圖，由于缺乏醫生的參與，現有的便攜式實時心電監護儀無法起到真正的心電監護作用。

為了克服上述現有技術的不足，本文提出了一種動態心電監護系統，可用于對患者在安靜和日常活動狀態下的心電圖實施監護。該系統通過便攜式心電監護儀實時采集患者的動態心電圖，通過移動設備對患者的呼吸頻率、心率進行本地實時監護，通過遠程心電監護平臺實施遠程醫療診斷。與現有心電監護系統相比，本系統具備本地和遠程雙監護功能，可實現對患者心臟的雙重保護。

1 本地和遠程雙監護的動態心電監護系統設計

1.1 系統結構

本地和遠程雙監護的動態心電監護系統由胸導聯、便攜式心電監護儀、患者移動設備、患者家用電腦、遠程心電監護服務器和醫生工作電腦六個部分組成。圖1所示是其動態心電監護系統的結構框圖。其中，便攜式心電監護儀通過胸導聯采集患者心電信號；患者移動設備通過無線網絡接入互聯網，采用藍牙接口與便攜式心電監護儀進行實時通信，獲取患者實時心率和呼吸頻率；患者家用電腦接入互聯網，通過USB接口與便攜式心電監護儀通信，獲取患者動態心電圖，并發送至遠程心電監護服務器；醫生工作電腦通過互聯網與遠程心電監護服務器通信，查看心電波形和特征，做出診斷結果和醫囑建議。患者移動設備對患者的心率和呼吸頻率進行實時檢測并預警，實現本地實時監護，由遠程心電監護服務器和醫生構成的遠程心電監護平臺實現心血管疾病專家對患者心臟的遠程監護。

1.2 胸導聯

常用的胸部導聯有CM5、CM1、CM3和CMf導聯，可分別模擬V5、V1、V3、avf導聯，其中CM5、CM3、CMf分別對前壁、前間壁、下壁心肌缺血檢出率較高，CM1、CMf的P波顯示清晰，對心律失常的定位、定性診斷有幫助。系統可根據患者病情，選擇上述任意導聯。

1.3 便攜式心電監護儀

圖2所示是便攜式心電監護儀的結構框圖。該監護儀由模擬前端AFE、微處理器、可充電電源、電源電壓檢測、調壓電路、Micro USB接口、充電電路、藍牙和Micro SD 卡這九個部分組成。

模擬前端AFE用于將導聯線輸出的模擬心電信號數字化并放大；運行在微處理器上的嵌入式軟件由通信模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和數據存儲模塊組成，該模塊能夠對心電信號進行濾波、特征提取等處理，并通過藍牙接口將心電特征發送給患者移動設備，通過USB接口將完整心電數據上傳至患者家用電腦；可充電電源為各部分電路供電；電源電壓檢測對電源電量進行檢測，微處理器依據電源電壓檢測的結果判斷電量是否不足、充電是否完成，并根據需要將電池電量狀態通過藍牙接口發送至患者移動設備；調壓電路負責將電源電壓調節至各個芯片需要的工作電壓；Micro USB接口完成便攜式心電監護儀與患者家用電腦的數據通信，實現心電圖上傳，并提供對可充電電源進行充電的接口；充電電路實現便攜式心電監護儀通過Micro USB對可充電電源充電；藍牙接口實現便攜式心電監護儀與患者移動設備的雙向通訊；Micro SD卡供微處理器存儲心電信號。

1.4 患者移動設備

患者移動設備采用具備藍牙接口的移動終端，可采用安卓智能手機或iPhone手機。圖3所示是運行在患者移動設備上的軟件結構示意圖。圖3所示的系統軟件主要包括手機UI界面、應用模塊和數據通信模塊。

患者移動設備具備實時顯示患者的心率和呼吸頻率、心電信號采集控制、心率異常判斷與報警、異常心電上傳至遠程心電監護服務器等功能。

1.5 患者家用電腦

患者家用電腦，一方面通過USB接口獲得便攜式心電監護儀Micro SD卡中存儲的完整動態心電圖；另一方面，通過瀏覽器訪問部署在遠程心電監護服務器上的遠程醫療診斷平臺，能夠將心電數據傳輸至服務器，并查看醫生的診斷結果和醫囑建議。

1.6 遠程心電監護服務器

遠程心電監護服務器也可接入互聯網，部署在服務器上的遠程醫療診斷平臺采用B/S架構實現，如圖4所示。該平臺架構包括用戶管理、數據傳輸、數據存儲、波形顯示、數據處理與分析、診斷報告管理模塊。遠程醫療診斷平臺將來自患者家用電腦的心電圖保存在數據庫中，并具備心電波形顯示、心電參數自動提取和存儲功能，為醫生診斷提供依據。

1.7 醫生工作電腦

醫生工作電腦接入互聯網，通過瀏覽器訪問部署在遠程心電監護服務器上的遠程醫療診斷平臺，能夠查看患者的心電波形，以及心電波形分析結果，并據此做出診斷、提出醫囑建議。

2 結 語

本文提出了一種動態心電監護系統，由胸導聯、便攜式心電監護儀、患者移動設備、患者家用電腦、遠程心電監護服務器和醫生工作電腦六個部分組成，用于對患者在安靜和日常活動狀態下的心電圖實施監護。系統通過便攜式心電監護儀實時采集患者動態心電圖，通過患者移動設備對患者的呼吸頻率、心率進行本地實時監護，通過遠程心電監護平臺實施遠程醫療診斷。與現有心電監護系統相比，本系統具備本地和遠程雙監護功能，實現對患者心臟的雙重保護。

參考文獻

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