基于LabVIEW的遠程心電監護系統設計

摘要 基于LabVIEW平臺開發出應用于遠程心電監護系統監護中心的軟件，包括服務器和醫生客戶端程序。服務器實現的功能有心電數據接收和存儲、發送心電數據給醫生客戶端、反饋醫生客戶端診斷結果等;醫生客戶端實現的功能有接收服務器心電數據、心電數據顯示、發送診斷結果、調用地圖顯示位置等。經過測試，軟件操作平臺界面友好，各個功能均得以實現，較好地完成了預期的設計需求。

遠程心電監護在心臟病的診斷和救治方面發揮著重要作用。其獲得的動態心電圖可提高對非持續性異位心律，尤其是對一過性心律失常及短暫的心肌缺血發作的檢出率，是診斷心肌缺血、心律失常，評估起搏器功和藥物療效的有效指標。同時24 h連續能監測，可快速發現異常信號，給予病人及時的救治。

監護中心軟件開發環境采用LabVIEW 2010。LabVIEW由美國國家儀器(NI)公司研制開發，是一種用圖標代替文本行創建應用程序的圖形化編程語言，廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受。其不僅局限在測試測量領域的應用，且具備了開發應用軟件能力，集成了大量常用控件，可方便地創建用戶界面，同時，提供眾多不同模塊的開發工具包，大幅節省了軟件開發周期。本文即以此為平臺進行監護中心的開發。

1 系統整體方案

動態心電監護系統包括動態心電采集系統(Holter)和監護中心軟件平臺兩個部分，如圖1所示。

動態心電采集系統采用型號為TMS320C5515的DSP(Digital Signal Processor)作為主處理器，包括的主要模塊有：心電采集模塊、數據存儲模塊、LCD顯示模塊、實時數據檢測模塊、無線通訊模塊、電源管理模塊等。LCD屏同時顯示3個不同導聯的心電數據，通過按鈕切換，可以任意選擇當前顯示導聯。當前時間、收到的醫生診斷信息、心電檢測模塊檢測的心率均會實時顯示在屏幕上。為了節省用電量，每隔2 min按鈕沒有響應，LCD屏即進入休眠狀態。實時心電數據檢測模塊檢測出異常數據時，無線通訊模塊將異常點附

近一段時間的心電數據通過GPRS網絡發送給遠程監護中心服務器，醫護人員根據接收到的心電數據進行診斷，并反饋用戶相應的指導意見。同時，若檢測沒有異常，無線通訊模塊也會每隔15 min將一段時間的心電數據發送至監護中心服務器。SD卡(Secure Digital Memory Card)進行24 h連續不斷的心電信號存儲，以供醫生進行心電數據分析。

2 監護中心軟件實現

監護中心軟件在LabVIEW 2010開發環境中進行開發，同時建立SQL Server數據庫，數據庫中創建多個表，包含醫院信息、Holter信息、患者信息、接收數據信息、醫生信息、用戶密碼信息等。在程序中調用相應的函數來進行查詢、插入、修改等操作。

2.1 服務器程序設計

服務器程序是整個監護中心的最重要部分，其完成的功能有GPRS數據接收、心電數據發送給醫生客戶端、醫生客戶端診斷意見發送給相應的Holter。服務器與Holter、醫生客戶端、數據庫的連接關系如圖2所示。

為了保證數據傳輸的完整性和可靠性，服務器與Holter以及服務器和醫生客戶端之間的通訊均采用TCP/IP協議。同時為使通訊過程相對簡潔，在服務器端使用3個TCP通訊端口。服務器與Holter通訊接口負責接收Holter的GPRS數據，并將醫生診斷信息發送給Holter。服務器與醫生客戶端的命令傳輸端口收發醫生客戶端登陸、患者登記以及其他命令狀態信息。服務器與醫生客戶端數據傳輸端口進行GPRS和24 h動態心電數據的傳輸。

2.1.1 GPRS數據接收

GPRS數據接收模塊負責接收Holter發送來的數據，并將數據保存至文件，填寫數據庫中相應的表，并告知客戶端有新數據需要處理。為了提高數據處理的速度，數據接收采用LabVIEW的生產者消費者循環模式(見圖3)。

首先創建一空的隊列和兩個線程，生產者線程循環接收Holter發來的數據，并將數據和TCP連接信息放入隊列。同時，消費者線程循環讀取隊列中的信息，進行解碼處理。G PRS心電數據在被Holter發送之前已被編碼為統一格式，消費者線程接收到GPRS心電數據后可解碼出該Holter的編號，由此編號便可從數據庫中的患者信息表中查詢到該佩戴者的詳細信息。解碼出的心電數據存入數據庫相應位置，數據接收完畢后，更新數據庫Holter使用信息，同時觸發轉發數據給醫生客戶端的線程。

2.1.2 數據分發模塊

服務器數據分發模塊將接收到的心電數據轉發給醫生客戶端進行處理，程序流程圖見圖4。服務器上實時儲存著所有與該服務器連接的醫生客戶端TCP連接信息，數據分發線程觸發時，服務器會將消息發送給每個正在連接的客戶端，并將數據發送給最先回應的客戶端。同時，對其他客戶端發送取消數據發送的信息。

2.2 醫生客戶端模塊

醫生客戶端完成患者信息登記、心電數據處理等功能。程序啟動界面為一登陸界面，只有獲得用戶名和密碼的醫生才有權限進入數據接收處理的界面。進入軟件后，醫生便可進行患者登記、修改登記信息、實時接收服務器轉發數據等。醫生客戶端接收到心電數據后進入顯示操作界面，圖5所示為程序運行時心電數據顯示效果，其中白色背景部分心電為接收到的心電的全覽圖，紅格背景部分數據為全覽圖中選擇的藍色部分的心電信號。同時提供時間測量、幅值測量、放大等工具按鈕，允許用戶改變走紙速度、幅值放大、顯示導聯。根據文件中保存的從Holter模塊中的SIM900獲取的經緯度信息，調用百度地圖API，即可實現地圖定位，獲取佩戴者的位置信息，方便對突發病人的緊急救治。醫生可將診斷結果或意見建議等信息經服務器發送給Holter。客戶端還提供歷史數據查詢功能，只需提供病人登記號，即可向服務器查詢該使用者一段時間內所有無線發送的心電數據。

3 結束語

本文在LabVIEW 2010開發環境下設計完成了遠程心電監護系統中監護中心平臺的軟件設計。經過測試，較好地實現了預期的設計需求。同時，將LabVIEW應用于大型軟件開發，縮短了開發周期，并提升了軟件設計效率。