【文章內(nèi)容簡介】 移動特性修改的，已相當成熟。而此前一些人比較擔心目前的網(wǎng)絡能否準確傳輸遠程心臟監(jiān)護中需要的大山東科技大學學士學位論文 緒論 3 量、復雜數(shù)據(jù)，其實這在目前 的網(wǎng)絡環(huán)境下也不再是技術難題。放眼3G 網(wǎng)絡環(huán)境，數(shù)據(jù)傳輸速率將更加快速，用戶使用會更加方便，而且預期的使用費也會更加便宜，可以實現(xiàn)瞬間完成心電數(shù)據(jù)等內(nèi)容的傳輸，從而實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量長時間的實時監(jiān)護 ；福州大學已研制成的“ CTTM1000 遠程心電中央監(jiān)護系統(tǒng)”，用戶端的心電監(jiān)測發(fā)送裝置由無線發(fā)送和座機兩部分組成，可工作于基本聲禍合和無線發(fā)射轉發(fā)工作方式，最后通過電話線傳送數(shù)據(jù)，可對患者心電進行監(jiān)護和動態(tài)分析，存儲異常心電并報警，患者可隨時將已存儲的或實時的心電信號通過公用電話網(wǎng)以 數(shù)字調(diào)制方式傳送到醫(yī)院監(jiān)護中心 [5]。此外還有 解放軍總后勤部衛(wèi)生部提出了軍隊衛(wèi)生系統(tǒng)信息化建設 “ 三大工程 ” ，并分別被列為國家 “ 金衛(wèi)工程 ” 軍字 3 號工程，其中軍字 2 號工程即為建設全軍醫(yī)藥衛(wèi)生信息網(wǎng)絡和遠程醫(yī)療會診系統(tǒng)； 1995 年上海教育科研網(wǎng)、上海醫(yī)大遠程會診項目啟動，并成立了遠程醫(yī)療會診研究室。 上海醫(yī)科大學建立并實驗實現(xiàn)了國內(nèi)第一家較為完善的基于 INTERNET 網(wǎng)的遠程醫(yī)療系統(tǒng)模型，該系統(tǒng)模型主要采用客戶 /服務器框架結構，以支持分布式并發(fā)和多媒體處理的 SYBASE 數(shù)據(jù)庫作為主要的后臺數(shù)據(jù)庫服務器，利用 目前應用廣泛的桌面視頻會議系統(tǒng)作為遠程專家會診的技術主干，在實驗和推廣過程中取得了比較成功的經(jīng)驗。 2020 年 1 月12 日在人民大會堂舉行了“中國遠程心電監(jiān)測網(wǎng)絡體系”的啟動儀式，解決中國心血管疾病，降低發(fā)病率、復發(fā)率、致殘率和致死率，提高全民保健意識 [6]。 國外在 60 年代開始進行移動醫(yī)療方面的研究。 美國聯(lián)航正投入試驗運行的遠程醫(yī)療系統(tǒng)，提供了全方位的生命信號檢測，包括心臟、血壓、呼吸等。在飛行過程中，可通過移動通訊系統(tǒng)及時得到全球各地的醫(yī)療支持 ；希臘還有一種安裝于救護車的監(jiān)護系統(tǒng)，通過 GSM 網(wǎng)與醫(yī)院的監(jiān)護中 心取得聯(lián)系，可隨時監(jiān)測患者生理參數(shù)，及時獲得醫(yī)生指導，爭取搶救時間，這一系統(tǒng)已在希臘、瑞典、意大利、塞浦路斯投入使用；日本北海道大學山東科技大學學士學位論文 緒論 4 的一個遠程醫(yī)療小組研究了多種移動通信方式的遠程監(jiān)護系統(tǒng)，可用于飛機、輪船、救護車等移動條件下的病人監(jiān)護； 喬治亞州教育醫(yī)學系統(tǒng)（ CSAMS）是目前世界上規(guī)模最大、覆蓋面最廣的遠程教育和遠程醫(yī)療網(wǎng)絡，可進行有線、無線和衛(wèi)星通信活動，遠程醫(yī)療網(wǎng)是其中的一部分。 目前，面向家庭、個人的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)成為醫(yī)療技術領域的熱點，隨著數(shù)字移動通信技術發(fā)展和完善，基于 GPRS 的移動醫(yī)療 必將成為遠程醫(yī)療發(fā)展的一個必然趨勢，在人們的日常生活中起者舉足輕重的作用。 本論文研究的內(nèi)容 本論文主要研究了移動醫(yī)療系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端部分，該終端由五部分組成：心電采集、體溫采集、主控電路、液晶顯示和串行通信。該終端由用戶隨身攜帶，隨時監(jiān)測用戶的生理信號，并可通過液晶實時顯示。本文詳細論述了信號采集的軟硬件設計過程，利用數(shù)據(jù)處理軟件處理生理信號的方法過程以及主控電路及外圍電路的設計過程。此外，本終端還設置有 RS232 口、 USB 口和藍牙通信模塊，能方便直接和監(jiān)護中心進行可靠數(shù)據(jù)通信。 山東科技大學學士學位論文 生物醫(yī)學信號特性分析 5 2 生物醫(yī)學信號特性分析 生物醫(yī)學信號的特點 生物醫(yī)學信號屬于強噪聲背景下的低頻微弱信號，它是由復雜的生命體發(fā)出的不穩(wěn)定的自然信號，從信號本身特征、檢測方式到處理技術，都不同于一般的信號 [7]。 生物醫(yī)學信號由于受到人體諸多因素的影響，因而有著一般信號所沒有的特點。①信號弱，例如從母體腹部取到的胎兒心電信號 10~50uV。腦干聽覺誘發(fā)響應信號小于 1uV。②噪聲強，由于人體自身信號弱，加之人體又是一個復雜的整體，因此信號易受噪聲的干擾。如胎兒心電混有很強噪聲，它一方面來自肌電、工頻等干擾，另一方面， 在胎兒心電中不可避免地含有母親心電，母親心電相對我們要提取的胎兒心電則變成了噪聲。③頻率范圍一般較低，除心音信號頻譜成份稍高外，其他電生理信號頻譜一般較低。④隨機性強，生物醫(yī)學信號不但是隨機的，而且是非平穩(wěn)的。正是因為生物醫(yī)學信號的這些特點，使得生物醫(yī)學信號處理成為當代信號處理技術最可發(fā)揮其威力的一個重要領域 [7]。 生物信號如從電的性質來講，可以分成電信號和非電信號，如心、 肌電、腦電等屬于電信號；其它如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于非電信號 [7]。 心電信號屬生物醫(yī)學信號，具有如下特點：信 號具有近場檢測的特點，離開人體表微小的距離，就基本上檢測不到信號；心電信號通常比較微弱，幅值范圍 一般 為 ～ 5mV；屬低頻信號， 主要頻率范圍為 ～ 100Hz；干擾特別強 ， 干擾既來自生物體內(nèi)，如肌電干擾、呼吸干擾等；也來自生山東科技大學學士學位論文 生物醫(yī)學信號特性分析 6 物體外，如工頻干擾、信號拾取時因不良接地等引入的其他外來串擾等；干擾信號與心電信號本身頻帶重疊 (如工頻干擾等 )。 一個標準的心電信號是由幾個重要的心電波形組成的，如 QRS 波群、 P波、 T 波等，如圖 所示。正常情況下，在每個心搏中基本上都存在這些波形，一段時間的心電信號具有一個準周 期的特點，信號之間存在很大的冗余度，這個也是心電數(shù)據(jù)壓縮的理論根基。 PQSTUQ T 間 期P R 間 期 Q R S 間 期 S T 間 期S T 段P R 段 圖 標準心電信號的波形組成 生物醫(yī)學信號的檢測方法 生物醫(yī)學信號檢測是對生物體中包含生命現(xiàn)象、狀態(tài)、性質、變量和成份等信息的信號進行檢測和量化的技術。生物醫(yī)學信號處理的研究，是根據(jù)生物醫(yī)學信號的特點，對所采集到的生物醫(yī)學信號進行分析、解釋、分類、顯示、存儲和傳輸，其研究目的一是對生物體系結構與功能的研究，二是協(xié)助對疾病進行診斷和治療 [7]。 生物醫(yī)學信號檢測技術是生 物醫(yī)學工程學科研究中的一個先導技術，由于研究者所站的立場、目的以及采用的檢測方法不同，使生物醫(yī)學信號的檢測技術的分類呈現(xiàn)多樣化，具體介紹如下：①無創(chuàng)檢測、微創(chuàng)檢測、山東科技大學學士學位論文 生物醫(yī)學信號特性分析 7 有創(chuàng)檢測；②在體檢測、離體檢測；③直接檢測、間接檢測；④非接觸檢測、體表檢測、體內(nèi)檢測；⑤生物電檢測、生物非電量檢測；⑥形態(tài)檢測、功能檢測；⑦處于拘束狀態(tài)下的生物體檢測、處于自然狀態(tài)下的生物體檢測；⑧透射法檢測、反射法檢測；⑨一維信號檢測、多維信號檢測；⑩遙感法檢測、多維信號檢測；⑩一次量檢測、二次量分析檢測；⑩分子級檢測、細胞級檢測、系統(tǒng)級檢測 [7]。 生物醫(yī)學信號的數(shù)據(jù)處理 在生物醫(yī)學信號的提取、處理過程中，廣泛應用了各種電子學處理方法，模擬濾波器在各種預處理電路中幾乎是必不可少的，已成為生物醫(yī)學儀器中的基本單元電路。有源濾波器實質上是有源選頻電路，它的功能是允許指定頻段的信號通過，而將其余頻段的信號加以抑制或使其急劇衰減。各種生物醫(yī)學信號的低噪聲放大，都是首先嚴格限定在信號所包含的頻譜范圍之內(nèi)。例如心電信號的頻率范圍在 ~100Hz，所以可以用低通、高通濾波器將采集的信號的頻段限制在這個范圍內(nèi)。生物醫(yī)學信號測量中的50Hz 工頻干 擾可以使用陷波電路進行濾除，一般經(jīng)常采用的陷波電路是利