基于移动通信技术的远程妊娠高血压综合征监测系统设计

江 梅 马志庆 张魁星*

妊娠高血压综合征(简称妊高征)是妊娠期特有的疾病，对母婴危害极大，是引起围产母婴发病和死亡的主要原因之一[1]。据报道，妊高征在我国的发病率为9.4%～10%[2]。因妊高征的发病机制至今尚不明确，因此早期识别妊高征的亚临床阶段，提早发现妊高征的高危人群，对于临床具有重要的意义[3-4]。

临床研究表明，妊高征的生理病理变化是小动脉痉挛，血流的变化先于血压的变化[5]。在亚临床阶段(即血流发生改变时)，通过血流动力学参数指标动态预测妊高征可以更有效地筛选高危人群[6-7]。但目前临床仅能纪录孕妇在定期产检处于静态时甚短的血流信号，对于产检间隔期间(间隔时间为4周)血流参数的异常状况难以及时有效捕捉，动态预测仅是“准动态”的预测，从而错过了妊高征筛选和治疗的最佳时机。尤其对于具有高龄(年龄＞35岁)、双胎及体态矮胖等高危因素的孕妇，其妊高征发病率相对较高，定期检查的方式极易错过治疗的最佳时机，应该增加检查密度[8]。

目前，我国一般家庭无法承担在医院长时监护的高额费用，因医院的资源有限而无法做到对众多孕妇同时实行有效监护[9]。近年来，随着网络通信技术的发展，运用网络手段尤其是移动通信技术，无线医疗监护系统的研制成为热点[10]。通过监护终端小型化和便携化的设计，并且与无线远程传输网络相结合，实现患者生理数据的采集和实时传输，为实现远程医疗提供技术手段[11]。本研究通过将无线网络通信技术与血流动力学无创检测技术结合，形成基于移动通信技术的妊高征监测系统。

1 远程妊高征监测系统组成及工作原理

监测系统由便携式监测终端、通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)网络及医院监控中心3部分组成。监测终端负责孕妇血流参数的采集，存储和发送，并且能利用自带的显示器实时显示检测和反馈结果。GPRS网络主要负责监测终端和医院监控中心的数据传输。医院监控中心是计算机系统，实现对各个监测终端的监控和信息管理，通过运行在计算机系统上的软件实现对各个监测终端的数据进行统计、分析和处理，实现数据的存储与管理，作为专家医生分析的参考资料，并能及时将分析结果和建议反馈到用户终端。监控中心的计算机系统具有固定的IP地址，随时准备接收终端GPRS连接请求，向终端下发参数和命令。系统的结构如图1所示。

图1 远程妊高征监测系统总体结构

2 远程妊高征监测系统设计

2.1 监测终端

图2 监测终端结构框图

根据脉搏波血流动力学的检测原理，监测终端采用光电容积传感器采集指端容积脉搏波；经过滤波、放大、AD转换后，送入处理器做进一步分析，得到妊高征预测相关的血流动力学参数[12]。监测终端采用美国ADI公司的数字信号处理芯片Blackfin531，作为系统的处理和控制核心，实现对孕妇容积脉搏波信号的实时采集与识别，并对采集数据进行分析得到妊高征监测敏感指标，利用GPRS无线传输模块把监测数据及时上传到医院监控中心，为妊高征的及时诊断提供有效信息。监测终端采用便携化设计，其体积小、便于携带，适合家庭使用。监测终端的总体结构框图如图2所示。

2.2 无线通信模块

系统采用西门子公司设计的MC55GPRS无线模块实现数据的无线传输功能。MC55是当前市场上尺寸最小的三频模块，其紧凑型的设计特别适用于便携式医疗设备[13]。Blackfin531通过RS232串口与MC55相接，发出指令控制MC55完成无线通信功能。

2.3 医院监控中心

医院监控中心是一个计算机系统，作为整个系统的服务器端，实现对监测终端的监控和信息管理，并通过系统软件实现对监测终端采集的孕妇血流参数进行统计、分析和处理，实现数据的长期存储和管理(如图3所示)。

3 远程妊高征监测系统软件设计

监测系统的软件设计分监测终端软件和监控中心2个层次，监测终端的程序采用C语言编写，经过DSP编译系统生成可执行程序，运行于BlackFin531中。监控中心软件由Dephil开发，数据采用Microsoft Access数据库存储；软件采用模块化程序设计，便于完善和维护；界面设计做到简洁，便于操作。

图3 医院监控中心结构图

图4 监测终端程序流程图

3.1 监测终端的软件设计

人体脉搏波的频率在0.1～15 Hz之间，且最高频率≤40 Hz，系统在采集时设计采样频率为100 Hz[14]。采样间隔由DSP内部的定时器控制，采样数据暂时存储于数据缓冲区，经过处理器分析处理后通过GPRS模块发送至医院监控中心。采集终端数据处理收发流程如图4所示。

3.2 监控软件设计

监控中心软件由Delphi开发。监控中心软件主要由通信模块、数据分析模块及数据管理模块组成。系统采用Access作为后台数据库，Microsoft Access是基于关系模型的中、小型数据库管理系统(DBMS)，其功能强大，扩展性强[15]。系统针对每个终端用户的数据进行存储，如医生查询终端检测记录，只需输入相应终端用户的名称即可查询到单次检测的结果。

4 结果

为测试监测系统的准确性和可靠性，本研究在某医院妇产科随机抽取了10例孕妇进行监测。将监测终端采集的数据通过网络传输到上位机观察其检测结果，同时与当前临床广泛采用的MP妊高征监测系统进行对比，其结果显示，波形系数的相对误差为3.15%，外周阻力有显著的相关性(如图5所示)。

图5 本系统与MP监测系统测得的外周阻力对比

5 结论

利用移动通信技术进行远程妊高征监测系统的研究设计，能够实现血流动力学参数的实时监测，为妊高征的早期预测与预防提供了技术支持，可以满足临床使用的要求。

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