遠程心電醫(yī)療信號監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1 引言

HHCE(Home Health Care Engineering)這門學科正隨著人類對健康的重視和遠程醫(yī)療的發(fā)展而逐漸走進人們的生活，它提倡的是一種“在家就醫(yī)，自我保健，遠程診斷”的理念，把高科技與醫(yī)療結(jié)合起來。HHCE的出現(xiàn)符合21世紀社會老齡化、醫(yī)療費用日益高漲以及人們生活健康質(zhì)量高要求的趨勢，同時可實現(xiàn)醫(yī)療資源共享，提高邊遠地區(qū)的醫(yī)療水平，因此具有特別旺盛的生命力。

HHCE系統(tǒng)提供一種對于家庭、社區(qū)醫(yī)療、出診醫(yī)生有效便捷的醫(yī)療監(jiān)測解決方案，具有心電信號監(jiān)測功能的監(jiān)測器是HHCE系統(tǒng)的重要組成部分。就國內(nèi)而言，該類產(chǎn)品的研究也屬于剛起步階段，遠程網(wǎng)絡(luò)也只是簡單的完成數(shù)據(jù)庫醫(yī)療數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，還沒有真正完成將網(wǎng)絡(luò)與醫(yī)療器械相結(jié)合。在國際方面，世界各國在此的研究均投入大量資金，但依然主要是使用價格昂貴的儀器完成醫(yī)療數(shù)據(jù)采集，然后依托PC／internet網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)采集以及網(wǎng)絡(luò)診斷。

本設(shè)計采用了Altera公司的NiosⅡ軟核處理器作為CPU，并移植了當今主流的μClinux操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)穩(wěn)定、便攜式、功能可升級擴展、面向用戶、遠程控制等特點。一方面，它將家庭保健和遠程醫(yī)療結(jié)合起來，主要面向用戶終端設(shè)計，使個人能夠方便的對自身心電信號的進行自我檢測與分析，實時了解自己的身體健康狀況；另一方面，采集到的數(shù)據(jù)還可以通過存儲卡存儲，以便對數(shù)據(jù)進行長期分析處理和診斷；除此之外，系統(tǒng)還可以通過網(wǎng)絡(luò)等遠端通訊設(shè)施與醫(yī)療保健服務(wù)端(如醫(yī)院、私人醫(yī)師、監(jiān)護中心、保健中心等)快速建立連接，將測量數(shù)據(jù)傳遞給遠程數(shù)據(jù)庫或醫(yī)生。有利于醫(yī)療信息的數(shù)據(jù)庫管理和遠程實時監(jiān)護、診斷，使用戶不用出門就能得到最及時有效的診斷。

2 系統(tǒng)介紹

遠程心電醫(yī)療信號監(jiān)測系統(tǒng)主要由心電信號的前端采集與調(diào)理模塊、心電信號處理與存儲模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和遠程傳輸控制模塊等4個關(guān)鍵模塊組成，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該監(jiān)測系統(tǒng)的硬件平臺采用Altera公司CycloneⅡ2C35 FPGA芯片，采用SOPC(片上可編程系統(tǒng))技術(shù)將NiosⅡ軟核處理器、存儲器、功能接口和擴展I／O口等集成在一塊FPGA芯片上，外圍擴展心電數(shù)據(jù)采集板、網(wǎng)絡(luò)、LCD屏、觸摸屏／鍵盤、SD存儲卡等硬件來實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，且?guī)в锌蓴U展的I／O接口，便于以后系統(tǒng)功能升級與擴展。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的設(shè)計

3.1 NiosⅡ嵌入式軟核處理器簡介

NiosⅡ系列嵌入式處理器是Altera公司推出的軟核處理器。用戶可以獲得超過200 DMIPS的性能，而只需花費不到35美分的FPGA邏輯資源。NiosⅡ支持MicroC／OS-Ⅱ、μClinux等多種實時操作系統(tǒng)，支持輕量級TCP／IP協(xié)議棧，允許用戶增加自定義指令和自定義硬件加速單元，無縫移植自定義外設(shè)和接口邏輯，在性能提升的同時，方便了用戶的設(shè)計。