母婴监护智能管理云平台的研究与设计

【作 者】孟庆建，宋莉，王晓艳，范世忠，车琳琳，张光玉，王世刚

泰山医学院放射学院，泰安市，271016

母婴监护智能管理云平台的研究与设计

【作 者】孟庆建，宋莉，王晓艳，范世忠，车琳琳，张光玉，王世刚

泰山医学院放射学院，泰安市，271016

目的 利用无线移动通信技术及互联网技术，建立母婴智能健康管理云平台。方法 运用J2EE技术构建基于B/S三层结构的健康智能管理云平台。实现各种生命体征参数（如心电、血压、血氧饱和度、脉搏心率、呼吸、体温、孕妇的瞬时胎心率、宫缩压力、胎动等参数）的实时检测与无线远程传输。结果 实现了孕妇健康信息、健康档案、健康分析报告数字化管理；通过该平台实现了病人与医生在线咨询。结论 孕妇可以通过手机客户端，随时进行各种生命体征参数的上传和下载，随时查看个人健康分析报告。

智能管理；云平台；无线远程；在线分析

0 引言

胎儿监护是产科围产期行之有效的常规监护手段，可及早发现胎儿在子宫内是否缺氧、胎动、宫缩等情况。减少因长期缺氧引起的胎儿持久性脑损伤，对降低围产儿死亡率、提高人口素质具有重要的意义。

目前，国内外胎儿监护以单机监护为主，部分大医院虽已购置了中央监护系统，也仅限于院内监护，孕妇必须到医院方能进行监护。目前母婴远程监护系统[1]存在的主要问题有：基于电话网传输的信号只有胎心率，无法传输孕妇的心电、血压、血氧、宫缩及胎动等更多的信号，其临床意义不大；信号传输速度慢，噪声大，信号质量差；电话通讯费用高，病人家属难以接受。本文将无线通讯技术、现代互联网技术、数字图像处理技术、胎儿监护图形分析和诊断技术结合在一起，研发了基于无线远程的母婴智能健康云管理平台，可同时对数百个孕妇的心电、血压、血氧饱和度、脉搏心率及瞬时胎心率、宫缩压力、胎动等参数进行实时监护，并将这些参数通过无线网络传输到医院，实现了监护信息的共享，而且平台还具有胎儿监护自动分析功能。

1 系统拓扑结构

系统整体拓扑结构如图1所示，主要包括各种监护仪终端、远程监护应用服务器、FTP服务器、数据库服务器、实时通信服务器、医院数据库服务器、远程监护终端、移动通信运营商、3G网关服务器等。其中远程监护应用服务器、FTP服务器、数据库服务器、实时通信服务器组成了远程监护服务平台的核心，实时接收控制处理各种监护仪终端采集到的数据并检测分析处理，根据医院的需求向医院数据库[2]分发同步数据、向各类监护终端用户提供实时数据，同时又控制所有远程监护活动的调度和执行。

用各种监护仪终端监测得到母亲胎儿的各类生理信号，通过移动通信运营商的3G网络通信环境和互联网（Inernet），传输到远程监护应用服务器上进行信息检测分析处理，保存到相应的远程监护数据库和医院数据库服务器上，各种远程监护终端通过互联网，实现远程监护、远程查看、远程监控、远程会诊等活动。

图1 系统拓扑图Fig. 1 System topology

2 系统智能健康管理功能

系统智能健康管理[3]业务流程图如图2所示, 通过远程医疗监护平台整合监护设备终端、系统管理中心、医院监护中心、个人中心、医生专家中心，进行各种监护应用连接、数据传输、各种监护功能实现等流程控制。具备的主要功能有：① 监护设备开机自动加载程序、配置文件、设备信息，显示监护界面。监护设备自动读取母亲及胎儿的各种监护数据，经过计算分析处理后，上传至监护管理中心；② 平台管理系统进行系统参数、HTTP服务、FTP服务、3G服务管理、新闻文件等管理设置；③ 医院管理中心进行医院监护信息管理、医院设备管理、设备租用管理、医生专家管理、病人信息管理等；④医生专家中心提供病人信息管理、病人监护信息分析处理、留言咨询管理；⑤ 个人中心查看自己的监护信息，在线咨询专家医生；⑥ 医院监护中心，实时监控分析处理各种监护数据，打印提交病人基本资料及监护分析报告。

3 远程监护终端设备设计

监护终端设备可以采集、显示、打印胎心率、宫缩压力、胎动等生命体征参数，既可单机使用，也可以通过以太网口连网，还可以通过CDMA DTU 搭建远程监护网络，并通过GPS模块进行定位。监护终端设备硬件结构如图3所示。设备的中央控制板采用了两片STC89C58RD+单片机处理器，其中单片机1负责处理监护数据的封装、发送，以及键盘扫描等工作，单片机2负责监护数据的图形显示、打印，及键盘操作的显示等工作。

图3 监护终端设备硬件结构Fig.3 Hardware structure of terminal monitoring

3.1 采集处理模块

采集处理模块主要由TMS320LF2407A DSP 处理器，XC9536XL CPLD电路、超声发射电路、超声接收放大电路、乘法解调器、低通滤波器、音频放大电路等组成。采集电路中，采用了12晶片1.0 MHz数字脉冲超声多普勒探头，比传统的超声发射频率低，衰减小，灵敏度高，更适于胖孕妇及枕后位孕妇监护，其超声探头结构如图4所示。共有12个晶片组成，其直径相同，皆为12 mm，均匀分布在探头的辐射面。发射时所有晶片都参与发射，其合成的声束宽度为(6～8) cm，是传统技术声束宽度的2～3倍，胎心捕捉范围宽，监护过程中对胎心信号的检测不易受胎动及宫缩影响。发射时间为100 μs，发射结束后所有晶片都转为接收，接收时间为400 μs，其发射波形如图5所示。

图4 12晶片超声多普勒探头结构示意Fig.4 Structure schematic diagram of 12 chips ultrasonic doppler probe

图5 超声探头发射信号波形图Fig.5 The emission signal waveform of ultrasonic probe

3.2 数据传输模块

CDMA DTU全称CDMA数据传输单元。 采用的是厦门桑荣公司生产的具有3G通讯[4]功能的Saro 3150P CDMA DTU。其功能是利用CDMA网络平台为用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通讯网络。

4 远程智能健康管理平台设计

远程智能健康管理平台主要包括系统管理中心、用户操作管理中心、监护数据回放分析、文件管理、GPS定位系统等功能模块。

4.1 系统管理中心

系统管理是整个远程医疗监护网络平台的基础支撑，包括整个平台运行设置的基础参数，各种类别的管理，医院、监护设备、专家、个人、远程监护数据、新闻信息等功能。操作界面如图6所示。

图6 系统管理中心操作界面Fig.6 The system management center

4.2 医生专家中心

医生专家操作中心[5]主要负责医院监护设备添加维护管理，设备租用管理，各类监护数据管理维护，病人资料对应，监护分析，报告打印，卫星定位跟踪等。操作服务流程如图7所示。

4.3 个人用户中心

图7 医生专家中心操作服务流程图Fig.7 The doctor experts’s service operation flow chart

个人用户中心主要负责个人基本资料管理维护，密码相关设置修改；查看自己个人、家庭监护，包括个人医院监护及家庭监护，查看监护分析，报告打印。操作界面如图8所示。

图8 个人用户中心操作界面Fig.8 The individual user’s operating interface

5 结论

该远程监护系统利用3G等无线高速宽带移动通信技术，实现了孕妇的心电、血压、血氧饱和度、脉搏心率、呼吸、体温、胎儿的胎心率、宫缩压力、胎动等信息的无线远程传输、存储、显示、打印等。孕妇携带的终端监护仪微型化[6]，便于携带，并具有GPS定位功能。系统实现了医院中央监护与家庭远程监护的合二为一，具有异地远程通讯会诊功能。

[1] 习海燕, 甘光辉, 张慧莲, 等. 一种新型远程母婴智能监护系统的研制[J]. 中国医疗器械杂志, 2015, 39(2): 102-104.

[2] 朱劲松. 互联网+医疗模式: 内涵与系统构架[J]. 中国医院管理, 2016, 36(1): 38-40.

[3] 夏元青. 云控制系统及其面临的挑战[J].自动化学报, 2016, 42(1): 1-12.

[4] 刘志勇, 蔡延光, 黄戈文, 等. 基于物联网的远程医疗系统[J]. 自动化与信息工程, 2015, 36(6): 42-45.

[5] 郭静, 王庆, 陈泽亚. 面向远程医疗的流媒体群智网络传输系统[J].计算机系统应用, 2015, 24(11): 88-92.

[6] Kalaijakis A .为高性能兼容移动医疗器械开发的最佳技术[J]. 中国电子商情, 2016(3): 37-40.

Development of Health lntelligent Management Cloud Platform on Maternal and lnfant Monitor

【Writers】MENG Qingjian, SONG Li, WANG Xiaoyan, FAN Shizhong, CHE Linlin, ZHANG Guangyu, WANG Shigang Taishan Medical College, Institute of Radiation, Tai’an, 271016

ObjectiveUsing the wireless mobile communication technology and Internet technology, cloud platform to build maternal and infant health intelligent management.MethodsUsing the J2EE technology based on B/S three-tier to build health intelligent management cloud platform. Vital signs parameters (such as blood pressure, blood oxygen saturation, heart rate, breathing, pulse, temperature, instantaneous heart rate of pregnant women,etc) achieved the real-time detection and wireless remote transmission.ResultsRealized the digitization management of maternal health information, health records, health analysis; Through this platform to realize the consulting between the patient and doctor online.ConclusionThe Pregnant women can upload and download various vital signs parameters at any time to check the personal health analysis report through mobile phone client.

intelligent management, cloud platform, wireless remote, online analysis

TP274；R319

A

1671-7104(2017)01-0020-03

10.3969/j.issn.1671-7104.2017.01.006

2016-05-26

山东省自然科学基金(ZR2014HL093)；泰安市科技发展计划课题(2015NS2158)；山东省卫生和计划生育委员会面上项目(2015WS0101)

孟庆建，E-mail: qjmeng@tsmc.edu.cn

宋莉，E-mail: songlikjd@163.com