基于Android平臺的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

張鵬　嚴(yán)孝祥

摘 要：建立一個基于安卓手機(jī)的心電遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。用戶的原始生理數(shù)據(jù)通過心電信號開發(fā)板獲取，再由該板的藍(lán)牙模塊傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)端。手機(jī)客戶端軟件通過藍(lán)牙API類庫進(jìn)行開發(fā)，得到生理信號數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)保存及繪制實(shí)時心電圖。根據(jù)心電圖進(jìn)行初步分析，給用戶提出合理建議。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)心電信號的實(shí)時監(jiān)測，有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：Android；藍(lán)牙；移動醫(yī)療；心電圖

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）04-00-03

0 引 言

近年來，隨著人民生活水平地提高，心血管疾病在中老年人中也越來越頻發(fā)，如何做好中老年人心血管疾病地預(yù)防及監(jiān)護(hù)工作成為全社會共同面對的難題[1]。通常醫(yī)療監(jiān)護(hù)基本可以分為兩種，一種是傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)，指在醫(yī)院由專業(yè)醫(yī)生使用專門的儀器對病人進(jìn)行生理指標(biāo)監(jiān)護(hù)[2]；另一種是新型醫(yī)療監(jiān)護(hù)，即遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[3]，它是指由患者本人或其家屬使用遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀，通過該儀器將所得生理指標(biāo)及時傳送給相關(guān)醫(yī)生的監(jiān)護(hù)。由于傳統(tǒng)醫(yī)療監(jiān)護(hù)受到醫(yī)療資源、患者經(jīng)濟(jì)條件等多因素條件的制約，使其越來越不適應(yīng)當(dāng)今實(shí)時、連續(xù)、不間斷地監(jiān)護(hù)要求。

隨著智能手機(jī)的普及和發(fā)展，移動醫(yī)療（Mobile Health）這一概念也進(jìn)入了一個全新的階段，它可以同互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合使現(xiàn)有的醫(yī)療資源最大化利用及解決偏遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療資源嚴(yán)重不足的問題。關(guān)于移動醫(yī)療，近幾年研究人員也開發(fā)了一些新產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品只能測得患者的用戶數(shù)據(jù)，并不能將患者的信息及時發(fā)送給醫(yī)療單位，醫(yī)生也就不能對患者采取及時有效的措施。這就給患者的生命健康造成了很大的危險(xiǎn)，同時也制約了該技術(shù)的發(fā)展。為了將患者的病例信息及時發(fā)送給醫(yī)生，本文結(jié)合目前常用的Android終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于Android平臺的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。幫助病患在實(shí)際生活中及時有效地將信息發(fā)送給醫(yī)生，并在第一時間得到醫(yī)囑，極大地提高了病患的第一救治時間。該系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)心電的實(shí)時監(jiān)護(hù)，后續(xù)還可以將血壓、脈搏等其他生理信息加入進(jìn)來。

1 心電遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

心電遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的架構(gòu)包括個人生理信息（心電信號）的采集，手機(jī)客戶端的處理和遠(yuǎn)程交互三個部分。首先利用心電開發(fā)板將采集到的生理參數(shù)信息通過藍(lán)牙模塊傳送到Android手機(jī)，然后利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)將這些信息傳遞到服務(wù)器，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存及再處理，建立了一個基于安卓系統(tǒng)的移動醫(yī)療應(yīng)用。將該應(yīng)用與服務(wù)器相連接，服務(wù)器通過與相關(guān)病例地對比分析及時給患者反饋有效的信息，從而模擬實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[3]。

1.1 用戶生理信息的采集

用戶生理信息的采集是通過WDECG開發(fā)板實(shí)現(xiàn)的，該開發(fā)板是集心電信號采集、預(yù)處理和藍(lán)牙傳輸于一體的微型數(shù)字心電開發(fā)板，原始心電數(shù)據(jù)采樣率為512 Hz。WDECG開發(fā)板如圖1所示。

1.2 Android系統(tǒng)構(gòu)架

Android系統(tǒng)共分為4層，從高到低分別是應(yīng)用層、應(yīng)用框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和Linux內(nèi)核層[4]。

1.2.1 應(yīng)用層。

該層由運(yùn)行在Dalvik虛擬機(jī)上的應(yīng)用程序組成，例如，日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人管理等。

1.2.2 應(yīng)用框架層。

該層主要由View、通知管理器、活動管理器等開發(fā)人員直接調(diào)用的API（主要由JAVA語音編寫）組成。

1.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行庫層。

該層主要包括C語音標(biāo)準(zhǔn)庫、多媒體層、SQLite、Webkit等。主要功能室對應(yīng)用框架層提供支持。

1.2.4 Linux內(nèi)核層。

該層主要包括驅(qū)動、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等組件。

在軟件開發(fā)中，開發(fā)者通常直接與應(yīng)用框架層進(jìn)行交互，而應(yīng)用框架層則負(fù)責(zé)與底層進(jìn)行交互。在本文中，主要用到了應(yīng)用程序框架層中的Android bluetooth開發(fā)包。如圖2 所示。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程

本文章采用ECG開發(fā)板、Android 2.3系統(tǒng)的手機(jī)和Eclipse開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)。Android客戶端用Java語言編寫，使用tomcat服務(wù)器，Java Server Pages（JSP）技術(shù)響應(yīng)客戶端請求，使用超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)間的通信。后臺數(shù)據(jù)庫使用MySQL數(shù)據(jù)庫，并通過Java數(shù)據(jù)庫連接（Java Data Base Connectivity，JDBC）訪問。數(shù)據(jù)在客戶端以SQLite數(shù)據(jù)庫的方式實(shí)現(xiàn)同步存儲。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)文中的方法，用戶在靜息狀態(tài)下，演示了使用ECG開發(fā)板獲得用戶心電信息，并繪制心電圖的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，手機(jī)客戶端采用的是 HUAWEI T5891，首先打開手機(jī)藍(lán)牙，檢測到WDECG開發(fā)板設(shè)備后，可以點(diǎn)擊列表，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備地連接。等2～3秒時間，Android手機(jī)接收到來自開發(fā)板的數(shù)據(jù)后，開始繪制心電圖，并可根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測得用戶的心率。

一般的傳統(tǒng)儀器不具備將心電數(shù)據(jù)自動上傳服務(wù)器的功能，很多情況下，患者需要自己到醫(yī)院將這些數(shù)據(jù)反映給醫(yī)生。而本系統(tǒng)通過移動互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)實(shí)現(xiàn)使手機(jī)客戶端在繪制心電圖的同時，會以文本的形式保存心電數(shù)據(jù)，然后再將這些數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器。在服務(wù)器可供醫(yī)生查看，并且給出相關(guān)醫(yī)囑[7]。

手機(jī)客戶端可同時實(shí)現(xiàn)心率預(yù)警的功能[8]。當(dāng)心率超過100次/分鐘時，心電圖的顏色會變成紅色，并彈出提示框，向用戶提醒心跳過快的警告。當(dāng)心率低于50次/分鐘時，心電圖的顏色會變成灰色，并彈出提示框，向用戶提醒心跳過緩的警告[9]。

4 結(jié) 語

實(shí)現(xiàn)了心電信號在采集設(shè)備、手機(jī)客戶端和服務(wù)器之間的傳輸，是遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中的模擬運(yùn)用。在未來藍(lán)牙4.0手機(jī)客戶端，可以較大提高本系統(tǒng)的工作效率。該系統(tǒng)除了可以作為心電信號地檢測、傳輸外，還可用于血壓、脈搏[10]等其他生理信息地傳輸，有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 滕曉菲，張?jiān)?穿戴式醫(yī)療儀器的發(fā)展趨勢[J].中國醫(yī)療器械雜志，2006，30（5）：330-340.

[2] 彭蘭地，米明.基于3G技術(shù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013（1）：88-90.

[3] 高原，張政波，王衛(wèi)東，等.基于智能手機(jī)的穿戴式移動監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（5）：8-10.

[4] 李寧.Android開發(fā)權(quán)威指南[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[5] Bai Jing， Zhang Yong Hong. A Portable ECG and Blood Pressure Telemonitoring System [J].IEEE Engineering in Medicine and Biology， 2009， 18（4）： 63-70.

[6] Moraes J， Cerilli M. A Strategy for Determination of Systolic， Mean and Diastolic Blood Pressures from Oscillometric Pulse Profiles [J] IEEE Computers in Cardiology， 2000（27）： 211-214.

[7] 何欣， 張永紅 ， 白凈. 基于小波變換模板的QRS 波檢測方法 [J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2003，16（6）：438-442.

[8] 張丹蕊.基于 Android 的智能醫(yī)療管理軟件設(shè)計(jì)及其客戶端的實(shí)現(xiàn)[D].吉林：吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，2012.

[9] 陳麗珊.基于智能手機(jī)的心律失常遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)平臺的軟件技術(shù)研究[D].重慶：重慶大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程，2011.

[10]陳欣，郭勇，賴武剛.基于 Android 平臺的多生理參數(shù)智能手機(jī)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子世界，2013 （8）：122-124.

[11]張鵬， 萬波. 一種基于Android平臺的QoS感知WiFi分流系統(tǒng) [J]. 西安郵電大學(xué)學(xué)報(bào)， 2013， 18（4）： 23-25.