基于Android的移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

袁芬 陳彬堯

?

基于Android的移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

袁芬 陳彬堯

浙江長征職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)系，浙江 杭州 310023

醫(yī)療監(jiān)護(hù)工作需要精準(zhǔn)地掌握病人各項(xiàng)重要的身體指標(biāo)，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性越高，對病人的病情判定越準(zhǔn)確。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和當(dāng)前智能手機(jī)的大量普及，設(shè)計(jì)的基于Android的移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，將普通的監(jiān)護(hù)儀器結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依托云服務(wù)、云計(jì)算等大數(shù)據(jù)分析，能夠穩(wěn)定接收心電信號的采集和心電數(shù)據(jù)的傳送，改善了心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的功能性和實(shí)時(shí)性，有利于醫(yī)護(hù)人員對患者進(jìn)行移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)。

Android；云服務(wù)；移動(dòng)醫(yī)療；客戶端；心電監(jiān)護(hù)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)終端在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛。移動(dòng)終端在醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中的方便應(yīng)用得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，心電監(jiān)護(hù)處于十分重要的位置。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，心血管疾病是已存的頭號死因。每年死于心血管疾病的人數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其余死因。全面有效的心電生理信號監(jiān)測和分析可以對心血管疾病等疾病做到早發(fā)現(xiàn)、早治療。

本文提出一種基于Android的移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，它讓患者配備相應(yīng)供應(yīng)商提供的心電傳感器，即可讓其在家便攜實(shí)時(shí)地體檢，及時(shí)了解自己的身體狀況。在這種技術(shù)的幫助下，許多還沒有自覺癥狀、擔(dān)心電顯示已經(jīng)發(fā)生心臟異常的患者，就可以得到及時(shí)救助，從而避免危險(xiǎn)發(fā)生[1-2]。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用3層架構(gòu)的設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為心電傳感器、Android客戶端和健康云服務(wù)中心。心電傳感器包括核心處理器和相應(yīng)的匹配電路；Android客戶端包括Java實(shí)現(xiàn)的核心算法和Android客戶端應(yīng)用程序；云服務(wù)中心包括云服務(wù)器和醫(yī)師管理前端。

1.1 心電傳感器

心電傳感器采用是HKD-10L藍(lán)牙或Wi-Fi的心電傳感器。此產(chǎn)品是一款單導(dǎo)聯(lián)心電圖信號采集傳感器，采樣頻率為200?Hz，波特率為57?600，支持藍(lán)牙2.0接口，可與計(jì)算機(jī)、手機(jī)等藍(lán)牙終端設(shè)備連接。它通過監(jiān)護(hù)人體每次心跳時(shí)心臟起博產(chǎn)生的電流，轉(zhuǎn)換成固定格式的字節(jié)數(shù)組，形成心電數(shù)據(jù)。接著對心電數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再通過藍(lán)牙或Wi-Fi傳輸?shù)紸ndroid客戶端。

圖1 家用移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 Android客戶端

Android客戶端對用戶心電數(shù)據(jù)進(jìn)行健康參數(shù)分析、心電異常診斷，實(shí)時(shí)顯示心電圖并自動(dòng)生成診斷報(bào)告，使用戶及時(shí)了解自己的身體狀況。如果發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)就會及時(shí)通過短信通知監(jiān)護(hù)人。另外，診斷報(bào)告會自動(dòng)上傳至云服務(wù)中心，方便日后查詢和管理。

1.3 云服務(wù)中心

云服務(wù)中心主要實(shí)現(xiàn)家庭、醫(yī)師信息管理、診斷報(bào)告管理、醫(yī)師在線復(fù)診以及與Android客戶端信息交互等。用戶注冊個(gè)人信息后，通過用戶名和密碼登錄到Android客戶端，即可管理家庭信息，也可以從云服務(wù)中心獲取到全家人的歷史診斷報(bào)告并在客戶端顯示。同時(shí)，醫(yī)生可通過醫(yī)師管理前端對患者情況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線復(fù)診。如果發(fā)現(xiàn)患者確有生命危險(xiǎn)，就通過云服務(wù)中心實(shí)時(shí)短信通知監(jiān)護(hù)人。

2 Android客戶端設(shè)計(jì)

Android客戶端主要起到4個(gè)方面的作用：第一，開發(fā)藍(lán)牙通信模塊，手機(jī)通過藍(lán)牙與心電傳感器連接，控制傳感器實(shí)現(xiàn)心電數(shù)據(jù)的傳輸[3]；第二，采用Java語言實(shí)現(xiàn)核心算法，主要包括基于Android心電波形分析算法和基于Android異常心電診斷算法，對用戶心電數(shù)據(jù)進(jìn)行健康參數(shù)分析、心電異常診斷，并在界面實(shí)時(shí)顯示診斷報(bào)告；第三，手機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)中心信息交互，將診斷報(bào)告上傳到云服務(wù)中心，方便日后查詢和管理；第四，人性化的用戶體驗(yàn)、便攜易用、充分地滿足中老年人的使用需求。

Android客戶端的功能結(jié)構(gòu)，主要分為8個(gè)部分，如圖2所示。用戶首先從注冊登錄進(jìn)入客戶端，連接藍(lán)牙與傳感器通信；其次，開始測量，自動(dòng)進(jìn)行心電波形分析與診斷，1秒后自動(dòng)顯示，并語音播報(bào)診斷報(bào)告；最后，在“看結(jié)果”頁面查看全家人的歷史診斷報(bào)告，并可對結(jié)果報(bào)告關(guān)心、評論、語音留言。

圖2 Android客戶端功能結(jié)構(gòu)圖

3 健康云服務(wù)中心

云服務(wù)中心采用Tomact、MySQL+MyEclipse搭建，基于J2EE框架開發(fā)，更好地滿足用戶對產(chǎn)品的性能與功能的需求[4]。云服務(wù)中心由心電數(shù)據(jù)庫、云服務(wù)器和醫(yī)師管理前端構(gòu)成。云服務(wù)中心功能分為7個(gè)部分，如圖3所示，分別是與Android客戶端信息交互、家庭信息管理和診斷報(bào)告的存儲，以及患者管理、任務(wù)管理、醫(yī)師管理及數(shù)據(jù)庫管理。醫(yī)師管理前端，采用Html+CSS+JavaScript開發(fā)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)師在線患者管理、任務(wù)管理、醫(yī)師管理和數(shù)據(jù)庫管理等功能。醫(yī)生操作醫(yī)師管理前端時(shí)，通過用戶名和密碼登錄到云服務(wù)中心，瀏覽所有任務(wù)情況、患者情況等；接著點(diǎn)擊某個(gè)患者，查看患者的診斷報(bào)告，以及在線對患者復(fù)診[5]。

圖3 健康云服務(wù)中心模塊關(guān)系圖

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了基于Android的移動(dòng)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，并對其中的硬件以及軟件部分做了相應(yīng)的講解，特別是對Android客戶端設(shè)計(jì)和健康云服務(wù)中心做了詳細(xì)的介紹。對本系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)分析，顯示本系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用工程價(jià)值。與現(xiàn)有的心電監(jiān)護(hù)設(shè)備相比，本系統(tǒng)僅需一款安卓智能手機(jī)，就可以實(shí)現(xiàn)對心電數(shù)據(jù)的監(jiān)控，在提高了監(jiān)護(hù)設(shè)備的便攜性同時(shí)也極大地降低了生產(chǎn)成本，具有普適的應(yīng)用前景。

[1]熊獅，吳效明．基于Android系統(tǒng)的生理數(shù)據(jù)藍(lán)牙傳輸技術(shù)[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2012，11（6）：3801-3803.

[2]李偉，吳效明．基于藍(lán)牙技術(shù)的嵌入式多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀[J].嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2006，22（1/2）：29-32.

[3]侯新琦，李佳．基于Android藍(lán)牙通信的研究[J].電子世界，2012，6（1）：84-85.

[4]姜姣嬌，趙濤，張晨曦.基于移動(dòng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的醫(yī)療信息系統(tǒng)[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2012（3）：253-257.

[5]藍(lán)坤，張躍.基于Android的心電監(jiān)護(hù)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2013，34（8）：101-103.

Design and implementation of Mobile ECG Monitoring System Based on Android

Yuan Fen Chen Binyao

Zhejiang Changzheng Vocational and TechnicalCollege,Zhejiang Hangzhou 310023

Medical monitoring needs precise grasp of all important physical indicators of patients. The accuracy and accuracy of data are more accurate. With the popularization of the Internet of things technology development and the intelligent mobile phone, mobile ECG monitoring system based on Android is designed in this paper, the common monitoring instrument with mobile Internet technology, relying on the analysis of cloud services, cloud computing and other large data transfer can receive stable ECG signal and ECG data. This system improves the function and real time of the ECG monitoring equipment, and is beneficial to the medical and nursing staff to carry out mobile ECG monitoring.

Android; Cloud service; mobile medical; client; ECG monitoring

TH772；TN929.53

A

2017年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃（項(xiàng)目編號：2017R449003）。

袁芬（1981—），女，浙江杭州人，碩士，副教授，主要從事大數(shù)據(jù)、云計(jì)算。陳彬堯（1997—），男，浙江杭州人，大專，主要從事軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)。