基于CDMA移动终端的远程ECG诊断系统研究

林金忠

（莆田学院 电子信息工程系，福建 莆田 351100）

基于CDMA移动终端的远程ECG诊断系统研究

林金忠

（莆田学院 电子信息工程系，福建 莆田 351100）

从实时性、高质量低成本和患者的活动范围受限等需求出发，本文提出一种基于CDMA移动终端的远程ECG诊断系统，给出了移动便携终端和医院工作站的软件设计.该系统内部采用带有TCP/IP栈的CDMA无线通信模块作为通信设备，通过CDMA网络传输病人的ECG、体温、血压等生理指标并存储在医院监护中心.结果测试表明该系统具有较好的方便性和灵活性，能满足病人随时随地监护的需求.

ECG；CDMA移动终端；医院监护中心;TCP/IP

1 引言

远程医疗是医疗技术与网络科技相结合的产物，随着我国经济的讯速发展、科技的进步以及进入老龄化社会的需要，发展远程医疗已经成为一种必然趋势.国内现有的心电监护终端(基于Internet的远程心电监护)存在实时性差、患者的活动空间受限，不能做到实时远程监护[1,2].基于以上分析，本文提出了一种基于CDMA移动终端的远程ECG诊断系统.

该系统是充分利用Internet网络的普及性和CDMA网络覆盖的广泛性，实时地从便携终端监护仪获取远程ECG数据，其实现原理是当病人需要监测他的心电信号时，打开CDMA移动便携端监护仪就可以实时获取ECG数据.通过CDMA网络，远程ECG信号被传送到医院现有Internet网络上，然后通过Internet网络传送到医院中心站.医生就能够查看到病人的ECG参数特征等，并下达相应医生，医生能够实时回传到CDMA便携端移动监护仪的LCD上，为病人提供治疗信息.医生也可以通过访问医院中心数据库查找病人ECG相关信息，进行综合诊断，给出诊断结果，获得医生的专业指导.它即可用于远程急救，也可用于家庭远程监护，具有重要的社会价值和经济论价[3,4].

2 CDMA无线网络概述

基于CDMA网络的远程ECG诊断系统由便携式终端系统、无线网络通信系统、医院监控中心等组成.为了保证数据传输的速度和实时性，选择CDMA模块实现无线上网.当病人需要传输信号时，首先通过CDMA模块拨号上网，然后登录远程医院监护中心服务器，在通过身份认证后即可以上传文件的方式将病人的ECG信号传输给监护中心进行详细的诊断.

无线网络硬件系统主要由数据采集端和CDMA DTU（Data Terminal Unit，数据传输终端）组成.首先，数据采集终端通过CDMA DTU与当地CDMA基站中的CDMA 1x业务节点进行无线通信,并进CDMA网络,然后通过CDMA网关与互联网进行数据交互.

首先心电信号通过导联线送入缓冲放大器，通过导联选择器切换导联.传感器输出信号经数据采集模块处理后，由无线传输传感器输出信号经现场数据采集模块处理后，由无线传输模块CDMA模块依次进行TCP封装→IP封装→PPP封装，然后将数据发送到CDMA网络，通过网关和路由，最后经由Internet网络以TCP/IP传输协议送到监控中心绑定公网固定IP的路由服务器上，医院中心工作站通过对发送过来的数据实行统一的控制管理.

图1 总系统组成框图

3 ECG监护系统软件设计与实现

ECG监护系统主要由两部分构成：（1）CDMA移动便携式终端系统，该监护仪表放在病人口袋中来获取患者的远程ECG数据.（2）医院监护中心系统，该系统使医生能对病人的心电数据进行远程实时监护.

3.1 串行通信协议设计

在本系统中，心电模块与主控模块采用了主/从机的模型，它们之间的通信是通过串行口进行的，串行端口在该系统下属于流接口设备，它是串行设备接口的常规I/O驱动程序调用和与通信相关的具体函数的结合.通信协议是多台相同或者不同类型的计算机进行信息交换时需遵守的一套规定.协议是通信双方一致同意并严格遵守的规程，它规定计算机怎样通信，并给出连接网络和通过这些连接进行路由选择和信息传输的约定.为确保通信顺畅、容错和抗干扰的需要，本文规定了主从控模块的通信协议.通信协议包括同步码、地址码、信息码、有效数据和校验数据四部分.串口通信主要包括串口初始化，串口配置，串口的读写操作以及关闭串口四个部分.

主代码如下：

m_ctrlComm.SetSettings("9600,n,8,1"); //波特率9600，无校验，8个数据位，1个停止位

m_ctrlComm.SetInputMode(1);//1：表示以二进制方式检取数据

m_ctrlComm.SetRThreshold(1);//串口接收缓冲区中有1个字符就引发接收OnComm事件

m_ctrlComm.SetInputLen(0);//设置当前接收区数据长度为0

m_ctrlComm.GetInput();//先预读缓冲区以清除残留数据

图2 心电模块与主控模块串口通信

3.2 Winsock网络数据传输

网络传输部分用于传送远程用户发送的数据.包括远程用户的连接、ECG数据的传输等.对于远程诊断系统，传输数据的正确性是非常重要的.FTP数据传输的优势是可以可靠高效地传送数据，尤其是大数据量的网络传输，FTP数据传输方式更加显出其优势，可以充分利用网络带宽，实现高速数据传输.但对于ECG远程诊断来说，FTP方式也存在一定缺点.主要是FTP方式实时性不好，无法实现ECG波形的实时显示.FTP方式是基于文件的数据传输方式，所以ECG数据首先要保存到一个文件中，再把这个文件传输到远端服务器上.必须等文件传输完毕，才能在服务器显示出ECG波形[5].

图3 医院远程心电工作站服务器

图4 移动便携端客户端

为了保证数据传输的正确性.采用了基于Winsock的客户机/服务器数据传输方式.Winsock数据传输方式的优势是实时性好，这样采集的ECG数据可实时传输到服务器上，测试结果表明这种方法数据传输可靠，效果良好.

3.3 人机界面

3.3.1 移动便携终端

病人只要轻轻点击按钮即可，导联选择用于选择心电导联，有I,II,III，C,avR,avL,avF.通常情况下，默认的导联选择为I导联.使用时，只需点击“ECG采集”按键即可，ECG波形就显示在LCD上；点击“远程传输”，ECG数据就会自动传输到远端服器上，由医院工作站医生负责诊断.

图5 移动便携终端界面

3.3.2 医院工作站

医院工作站采用数据库存储病历，便于调阅病人心电数据，方便会诊，积累病人资料.远程心电实时传输系统.本程序一开始，系统便自动处于监听状态.当病人向医院监护中心发送心电数据时，程序将实时显示病人ECG波形和病人基本信息（如姓名，性别，年龄，ECG参数等）.此传输系统是基于TCP/IP网络传输协议，实现了可靠的网络传输，不会出现丢失数据现象.

图6 医院工作站界面

图7 病人基本信息

图8 医院工作站病人的ECG信号显示

4 结束语

本文提出的系统是把传统的心电监护设备和现代3G网络无线通信技术结合起来.实现了心电数据采集和中心监护站的无线通信.实现了就地采集，无线传输等功能.测试结果表明，通过CDMA网络传输能把病人的ECG、体温、血压等生理指标并存储在医院监护中心，数据采集质量、网络传输速度和稳定性较好，能满足病人随时随地监护的需求.

〔1〕S.Mahapatra,B.Lin,P.J.Wang,N.Estes,M.K.Hammond,M.S.Link,A,AL-Ahmad,Extracting Concealed Atrial Premature Contractions from Ambulatory Holter Data Using a PC-Based System [J],Computersin Cardiology,31(2004)409-411.

〔2〕R.S.H.Istepanian,B.Woodward and C.I.Richards,Advances in Telemedicine using mobile communications[J],EMBS2001,3556-3558.

〔3〕王鸿鹏，闫晓伟，杨孝宗.基于CDMA1X的远程心电监护系统的研究与设计[J].计算机工程与设计.2006（18）：3324-3327.

〔4〕王运鑫，和卫星，薛海涛等.基于ARM7的新型嵌入式心电监护仪的研制 [J].微计算机信息.2006（35）：97-99.

〔5〕胡宾.基于无线通讯网络的远程心电远程监护系统研究[D].天津大学，2003.

TH772

A

1673-260X（2012）08-0070-03

福建省科技厅重大项目（2011H6022）