當(dāng)今社會(huì)，心臟疾病已嚴(yán)重影響了人們的生命安全，許多突發(fā)患者因得不到及時(shí)救治而使生命受到威脅。傳統(tǒng)的心電監(jiān)護(hù)設(shè)備限制了患者的自由，動(dòng)態(tài)心電記錄儀（Holter）雖能便攜地記錄患者日常活動(dòng)時(shí)的心電數(shù)據(jù)，但是沒有實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)功能，對(duì)于危及生命的突發(fā)心臟病變幫助不大。

　　無線通信技術(shù)的日漸成熟使便攜式心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)成為可能。利用GPRS無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，可將實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)功能與Holter結(jié)合起來。患者可以配戴監(jiān)護(hù)儀自由活動(dòng)，同時(shí)可隨時(shí)隨地得到心電監(jiān)護(hù)。緊急情況發(fā)生時(shí)，患者掌握著可靠的求生路徑；而醫(yī)生可根據(jù)全面的心電數(shù)據(jù)分析患者心臟狀況，使患者的心臟疾病及時(shí)得到預(yù)防和救治。

　　400Hz或500Hz采樣的心電數(shù)據(jù)是一種帶寬較大的數(shù)據(jù)源，同時(shí)心電監(jiān)護(hù)也有實(shí)時(shí)性要求。本文主要闡述在特定硬件平臺(tái)和整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)下的遠(yuǎn)程心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)儀軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　1 遠(yuǎn)程心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)概述

　　遠(yuǎn)程心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)包括四個(gè)部分：監(jiān)護(hù)儀（病人終端）、PDA（醫(yī)生終端）、監(jiān)護(hù)服務(wù)器以及心電數(shù)據(jù)服務(wù)器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　監(jiān)護(hù)儀由患者隨身佩帶，以400Hz或500Hz的采樣頻率對(duì)患者心電信號(hào)采樣，并把心電數(shù)據(jù)通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)護(hù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性由監(jiān)護(hù)服務(wù)器和監(jiān)護(hù)儀之間的控制信息控制。PDA接收來自監(jiān)護(hù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)心電分析的結(jié)果通過數(shù)據(jù)服務(wù)（GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)）和短消息（SMS）通知監(jiān)護(hù)儀。監(jiān)護(hù)服務(wù)器負(fù)責(zé)接收轉(zhuǎn)存病人端全部心電數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析及回放分析；同時(shí)向PDA轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)心電數(shù)據(jù)，利用控制信息來協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)心電數(shù)據(jù)的收發(fā)。心電數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)所有心電數(shù)據(jù)、患者信息以及設(shè)備信息，除了在監(jiān)護(hù)過程中存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)外，心電數(shù)據(jù)服務(wù)器還負(fù)責(zé)注冊(cè)患者和設(shè)備信息及管理數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程訪問等任務(wù)。

　　2 監(jiān)護(hù)儀硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介

　　監(jiān)護(hù)儀硬件主要由單片機(jī)、電源模塊、心電信號(hào)采集放大模塊、擴(kuò)展NAND Flash、LCD驅(qū)動(dòng)模塊及GSM/GPRS無線通信模塊組成。

　　(1)單片機(jī)：PIC18系列單片機(jī)，低功耗，通過PLL倍頻指令頻率可達(dá)10MHz，自帶ADC采樣頻率最高可達(dá)幾十kHz。

　　(2)電源模塊：為各模塊提供4V和3.3V兩種直流電壓源。

　　(3)心電信號(hào)采集放大模塊：微弱心電信號(hào)采集并放大800倍，同時(shí)可檢測(cè)導(dǎo)聯(lián)脫落。

　　(4)擴(kuò)展NAND Flash：32M NAND Flash，最多可存儲(chǔ)長(zhǎng)達(dá)23小時(shí)的原始心電數(shù)據(jù)。

　　(5)LCD驅(qū)動(dòng)模塊：驅(qū)動(dòng)80×160點(diǎn)陣的LCD。

　　(6)GSM/GPRS無線通信模塊：內(nèi)嵌TCP（UDP）/IP協(xié)議棧，利用Socket建立網(wǎng)絡(luò)連接，在應(yīng)用GPRS發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，仍可以提供GSM語音、短信（SMS）服務(wù)。

　　3 軟件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

　　監(jiān)護(hù)儀軟件系統(tǒng)的核心是管理Flash、GPRS網(wǎng)絡(luò)、無線模塊的GSM功能及LCD。

　　3.1 Flash管理

　　Flash存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)和控制信息，以保證心電數(shù)據(jù)在斷電時(shí)不遺失及日后查看監(jiān)護(hù)過程的相關(guān)控制信息。

　　內(nèi)存映射(Memory Map)模型把Flash作為一個(gè)整體，各種不同數(shù)據(jù)按照類別預(yù)先分配存儲(chǔ)空間。操作Flash數(shù)據(jù)時(shí)，首先把內(nèi)部索引（譬如數(shù)據(jù)索引或者消息索引）映射到分區(qū)地址，剔除無效存儲(chǔ)單元，再通過Flash操作函數(shù)讀取或?qū)懭胂鄳?yīng)的數(shù)據(jù)。

　　3.1.1 Flash分區(qū)結(jié)構(gòu)

　　(1)Head Seg：大小為1個(gè)塊（Block），用于存儲(chǔ)分區(qū)版本號(hào)、壞塊表及其余分區(qū)的基本信息，包括分區(qū)起始地址（BaseAdd）、分區(qū)跨度（以塊為單位）、分區(qū)最高地址、數(shù)據(jù)區(qū)（Data Seg）中的數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)的格式（FMT）、消息區(qū)（SMS Seg）所有消息的聯(lián)系人列表等，每個(gè)分區(qū)的基本信息占一頁（Page）。本分區(qū)占Flash存儲(chǔ)器的第一個(gè)塊。根據(jù)Flash的技術(shù)資料可知，第一塊正常使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)無效存儲(chǔ)單元，因此許多關(guān)鍵數(shù)據(jù)保存于此。

　　(2)Data Seg：大小為1000個(gè)塊，即1000個(gè)連續(xù)的有效塊，用于存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)。如果采樣頻率為400Hz，采樣位數(shù)為8位，數(shù)據(jù)區(qū)可存儲(chǔ)11.37小時(shí)的原始心電數(shù)據(jù)，所有的心電數(shù)據(jù)從采樣起始點(diǎn)0開始依次編號(hào)即心電數(shù)據(jù)索引，利用該索引尋址。

　　(3)SMS Seg：大小為20個(gè)塊，即20個(gè)連續(xù)的有效塊。每個(gè)塊存儲(chǔ)一條消息的位圖，消息的到達(dá)時(shí)間、發(fā)送者存儲(chǔ)在該Block的第一頁（該塊中相對(duì)地址為0的頁）。消息存滿則從頭開始覆蓋已有消息，利用消息的索引號(hào)來尋址。

　　Flash分區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。