發布日期：2022-05-20 點擊率：25
近幾年來， 心腦血管疾病成為了危及人類健康的主要疾病之一。 心電信號是進行病理診斷的依據， 現有心電監護系統主要包括2 種： （1）記錄病人心電數據的Holter 系統； （2）病房的心電監護系統。 前者攜帶方便， 但不能進行實時診斷； 后者可以用于診斷， 但只能在醫院使用。
隨著人們生活節奏的加快， 需要一種攜帶方便， 又能實時供醫生診斷的便攜式心電監護系統。 如文獻[2,3]分別介紹了一種基于智能手機的心電實時監護系統，系統由測量節點、智能手機節點和監護中心端組成，智能手機節點通過藍牙實時接收由心電采集節點傳來的心電數據， 并將監護情況通過GPRS 網絡傳輸到監護中心， 但均未給出具有藍牙功能心電圖機節點的設計方法。 文獻[4]提出了一種基于ZigBee 的多功能心電信號的測量方法， 可用于連接計算機系統實現病人長期監測。 文獻[5]中提出了一個基于Linux 的12 導聯心電信號便攜式監測系統， 具有交互式液晶觸摸功能，可用于互聯網遠程診斷系統。
本文以AIKD812-256 心電圖采樣模塊與智能手機為核心設計一種具有藍牙通信接口的便攜式心電監護系統。 該心電圖監護系統將心電圖機采集到的心電數據通過藍牙接口傳輸至手機， 手機可以實時存儲心電數據， 并能根據需要將心電數據通過GPRS/3G 網絡傳輸至醫療中心服務器， 供專業人員診斷。 文章安排如下： 第1 部分給出具有藍牙接口的心電圖機設計方案；第2 部分為手機軟件設計方法， 包括藍牙通信、心電數據存儲、心電數據發送至服務器， 并對其實現過程中的關鍵代碼進行分析； 第3 部分為測試情況與小結。
1 心電圖機設計方案
1.1 系統簡介
心電圖是一門較為深奧的學科， 一般情況下， 基層醫療單位醫生、心血管患者不可能都是心電圖方面的專家。 本文提出的系統以具有優質資源的醫療機構為服務中心， 通過Internet 網絡與多個位于鄉鎮或農村、重點監護病人的心電圖機終端互連， 在一定程度上解決"看病難"問題。 本系統主要由如下4 部分組成： 心電圖機、安裝有專用軟件的手機、專家診斷終端、1 個醫療中心服務器， 系統結構框圖如圖1 所示。
圖1 系統結構框圖
其中， 心電圖機與手機一一對應， 其數量m 為系統中需要心電監測的用戶數； 專家診斷終端數n 是系統中專家為用戶進行診斷操作的計算機數。
在該系統中，心電圖機采集人體的心電數據， 并通過藍牙將測得的心電圖數據傳送至手機， 實時地顯示在手機屏幕上，根據用戶設置可以將心電數據存儲在手機中或通過GPRS/3G 網絡傳輸至醫療中心服務器。
專業人員可以在專家診斷終端上對上傳的心電數據進行診斷，并利用電子郵件或短信將診斷完成的消息通知對應用戶， 以便用戶通過手機軟件提取診斷結果。
限于文章篇幅， 本文重點介紹系統中心電圖機與手機軟件的設計方法。
1.2 AIKD812-256 模塊及其應用
本文心電圖機設計以AIKD812-256 模塊為核心。
該模塊是專用于心電信號采樣的產品[6], 采用同步12導聯采樣， 單5V 電源供電。 它有八個差分信號輸入通道， 使用精密運算放大器、24 位模數轉換器和高速處理器， 整個電路被封裝在1.5×1.5×0.381 英寸的模塊內， 并在處理器上安裝了有效的數字濾波器算法， 使得本產品非常容易在強噪聲背景、高輸出阻抗環境下獲取微小的心電圖信號。
該模塊以UART 串行方式輸入輸出數據， 3.3V 的TTL 電平， 波特率為115200bps, 數據格式為8 位數據位、1 位停止位、非校驗。 對心電圖采樣模塊的控制操作采用一定格式的命令幀， 命令幀均由20 字節組成。
如表1 所示， 其中幀頭的4 個字節固定為"AIKD"字符串， 校驗和為幀前面19 字節的異或結果， 具體的命令和附加字節表示的含義可參考資料[6], 在此只給出本文用到的命令字節， 如表2 所示， 其中開始命令的附加字節為1、2 時， 模塊輸出數據類型分別為Wilson導聯、Frank 導聯； 模塊收到握手命令后， 會回送15字節的應答幀。
表1 模塊的控制幀格式
表2 模塊的控制命令字節
模塊收到開始命令后， 開始每2ms 輸出一個心電數據幀， 每幀16 字節， 當輸出為Wilson 體系時， 數據包內包括II、III、V1~V6 導聯的數據（分別記為DII、DIII、DV1~DV6）， 手機終端接收到數據幀后可以計算出I、avR、avL 和avF 導聯的數據（分別記為DI、DavR、DavL、DavF）， 計算方法如下：
DI = DII-DIII
DavR = DIII/2-DIII
DavL = DII/2-DIII
DavF = （DII+DIII）/2
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