基于Android平臺的胎兒監護系統軟件設計與實現*

夏頌榮　鄭超偉　凌若藍　陳超敏　常耀華　陳國強

隨著科技的發展，人們越來越關注自身的健康狀況，尤其是新生兒的健康狀況。據統計，我國的剖宮產率高居全球第一，因此控制和降低剖宮產率，倡導自然分娩成為現代婦產科學發展的重要課題[1-2]。

近年來，隨著國家對二胎政策放開，高齡孕婦的數量急劇上升，在一段時間內新生兒的數量將會顯著增加，對母體、家庭和醫生都將帶來更加嚴峻的挑戰。傳統的胎兒監護設備體積龐大，捆綁電線多，操作復雜，并且受限于在醫院監護中心實施，給行動不便的孕婦帶來諸多的不變。基于目前無線互聯網技術已經滲透到各個領域，便攜式的移動健康監護已成為重要的發展方向[3]。目前，常見的胎兒監護設備的軟件處理系統都是基于PC端，手機、平板等移動手持設備，并日益普及，為移動醫療帶來了契機，其低成本、便攜性、易操作等優勢將會促進移動醫療的普及應用。基于此，本研究設計了基于Android平臺的胎兒監護系統，可以實現對收集到的數據進行實時的顯示，使孕婦隨時隨地就可進行胎兒監護，解決了孕婦在醫院排隊難、等待時間長以及在醫院和家庭之間奔波勞累的問題，同時也解決了醫院的就醫壓力大的問題。

1　胎兒監護系統總體設計

無線胎心宮縮探頭獲取的胎心宮縮信號通過藍牙傳輸發送給Android系統手機，然后Android端應用程序(application program，APP)可對胎心數據進行查看分析[4-5]。Android平臺的監護端主要實現的功能有：①對于首次登錄的系統用戶需進行注冊，填寫個人信息，以對用戶的個人基本信息錄入數據庫中；②用戶登錄應用程序后，點擊搜索探頭按鈕以尋找無線藍牙探頭并進行連接，無線藍牙探頭將采集到的監護數據無線發送至智能監護端，從而實現監護數據的無線傳輸；③智能監護端繪制并顯示監護數據的波形和數字，以便觀察診斷，并對超過閾值的數據進行報警顯示，并對監護數據按一定的數據格式存儲在本地文件中；④用戶基于超文本傳輸協議(hyper text transfer protocol，HTTP)訪問服務器，并將監護文件上傳至服務器，以便醫務人員進行下載診斷；⑤用戶下載醫生診斷后的診斷報告，查看診斷結果。本地無線監護端的主要功能如圖1所示。

圖1　智能監護端系統結構框圖

2　Android系統架構及環境搭建

2.1　Android系統架構

Android系統是基于Linux內核的操作系統，具有完全開源、開放和自由等特點，因此各大廠商將Android系統應用于各種硬件平臺上，使其得到飛躍式的發展[6]。中國移動市場研究報告指出，Android系統在中國的市場份額達到76.8%，在歐洲市場份額達到65.5%，Android設備的使用用戶達14億，已成為全球第一大系統，市場份額居世界第一。Android系統架構從上至下主要分為Java應用層、java框架、本地代碼(C/C++)框架和Java運行環境及Linux內核驅動。

2.2　Android系統開發環境搭建

Android系統應用程序的開發需要以下工具：①Eclipse軟件；②Java開發工具包(Java development kit，JDK)；③Android開發工具(Android development tool，ADT)插件；④Android軟件開發工具包(software development kit，SDK)。通過Eclipse平臺安裝JDK、ADT及SDK插件，為Android應用程序開發提供支持[7]。Android系統開發環境原理如圖2所示。

圖2　Android系統開發環境原理框圖

3　Android系統智能監護端功能模塊實現

3.1　胎監信息模塊

胎監信息模塊主要包括孕婦姓名、孕次、既往史、身高體重等基本信息，可以訪問數據庫實現對用戶信息的查看、修改、刪除、保存等操作。在應用程序開發過程中，通過新建一個訪問網絡的類，并繼承線程(Thread)類[8]。把需要訪問的參數封裝成Map對象，并傳入到網絡線程中。在線程的Run()方法中實現網絡協議的訪問，主線程訪問網絡會阻塞UI線程。定義Http Url Connection的對象conn，并按照HTTP的post請求封裝數據，然后向服務器發送post請求，服務器收到post請求后，提取客戶端傳過來的訪問參數，將參數實現結構化查詢語言(structured query language，SQL)的語句，訪問胎監信息數據庫，并獲取用戶的基本信息。獲取到的用戶個人信息通過json的數據格式響應客戶端的Request請求。客戶端提取和解析Response的json數據，得到用戶的個人基本信息，胎監信息表如圖3所示。

圖3　胎監信息表界面圖

3.2　胎監報告模塊

孕婦將監護文件通過網絡上傳到服務器中，醫生通過網頁下載該監護文件，并通過專門的計算機評估軟件對監護數據進行診斷和分析[9]；然后填寫用戶的監護病歷報告，并上傳到服務器中。用戶發送Http協議訪問服務器，服務器以json的數據格式將病歷報告的各參數發送至手機。手機通過解析json數據，得到各項評估參數，并顯示在界面上，胎監報告界面如圖4所示。

3.3　實時監護模塊

監護端APP與無線胎心探頭連接后，實時接收發送過來的監護參數，并繪制波形和數字顯示在屏幕上。通過重寫該Activity類的onBind()和onUnbind()方法，實現與監護界面的通信[10]。程序在初始化中首先定義該設備的藍牙適配器(BluetoothAdapter)對象，并得到該對象的實例調用startLeScan()方法，重寫掃描設備的回調函數LeScanCallback，在該函數中將掃描到的設備添加到動態數組(ArrayList＜BluetoothDevice＞)中。onConnectionStateChange()是藍牙設備的連接狀態，當探頭連接、斷開等狀態改變時會回調該函數。onCharacteristicChanged()函數主要是實現數據的接收，當探頭向一個特性值寫數據，則應用程序會回調該函數，從該函數中提取探頭發送過來的監護參數，完成數據的無線藍牙傳輸。本系統開發的Android應用程序監護主界面如圖5所示。

圖4　胎監報告界面圖

圖5　實時監護模塊界面圖

4　結語

基于Android平臺的胎兒監護軟件系統以Eclipse搭建的Android開發環境，終端系統為Android 4.4版本作為開發平臺，使用輕量級且占用資源非常小的SQlite數據庫，可存儲大量采集到的數據，實現對孕婦個人信息管理、胎心宮縮信號的實時監護以及孕婦胎監健康報告的管理。該系統具有設備體積小、無線傳輸、Android系統設備普遍使用以及易于操作等優點。此外，在當前“大數據時代”及“互聯網+”的背景下，對于開展遠程胎兒實時監護帶來機遇[11-12]。同時，為以后開發胎兒監護智能分析系統具有非常廣泛的意義和前景，促進“病發后到醫院”的傳統就醫模式向“及早預防和及早主動治療”的現代醫學模式的轉變。