远程医疗监护系统设计

目录

摘要................................................................................................................................. 错误！未定义书签。ABSTRACT............................................................................................................................. 错误！未定义书签。0引言.. (1)

1绪论 (1)

1.1 远程监护概述 (1)

1.2远程监护的研究背景和意义 (2)

1.2.1研究背景 (2)

1.2.2研究意义 (2)

1.3国内外相关研究 (2)

2医疗监测原理与系统设计思想 (3)

2.1医疗监测原理 (3)

2.2无线通信技术 (3)

2.3系统设计思想 (3)

3无线监护传感器节点的设计 (5)

3.1无线传感器节点结构框图 (5)

3.2无线监护传感器节点的硬件设计 (5)

3.2.1 MSP430系列单片机及其外围电路 (5)

3.2.2脉搏测量电路的设计 (7)

3.2.3通用模拟信号处理接口 (8)

3.2.4电源处理部分 (11)

3.2.5 Zigbee无线数据通信模块 (11)

3.2.6预留人机界面 (13)

3.3无线监护传感器节点的底层代码设计 (15)

3.3.1底层软件整体构架 (15)

3.3.2底层代码设计 (15)

3.3.3时钟系统的设置 (16)

3.3.4通用软件包的设计及应用 (17)

3.3.5模拟量、开关量测量的代码设计 (18)

3.3.6串口通讯程序设计 (18)

3.4无线传感器网络通信协议 (19)

3.4.1星型网络拓扑的实现 (20)

3.4.2自组织网状网络通信协议 (21)

4系统设计方案 (24)

4.1医院监护网络体系方案 (24)

4.2家庭监护网络体系方案 (24)

5总结和展望 (25)

5.1主要结论 (25)

5.2后续研究工作的展望 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

附录..................................................................................................................................... 错误！未定义书签。

I

基于无线传感器网络的远程医疗监护系统设计

0 引言

无线传感网络一般包括信号的采集、无线发送、无线接收和远程传送。传感器采集人体各种健康参数，这些模拟信号经过前置电路的处理，以数字信号的形式输入微控制器，通过无线数据传输和计算机通用串行总线接口进入pc机，由INTERNET发送到远程监护中心，为医生提供各种重要的生理参数变化，帮助他们实时监护远端用户的身体健康状况，并可以及时地采取相应措施。

本系统由监护基站设备和Zigbee传感器节点构成一个微型监护网络，传感器节点上使用中央控制器对所需要监测的生命指标传感器进行控制来采集数据，通过Zigbee无线通信方式将数据发送至监护基站设备，并由该基站装置将数据传输至所连接的PC或者其他网络设备上，通过Internet网络可以将数据传输至远程医疗监护中心，由专业医疗人员对数据进行统计观察，提供必要的咨询服务，实现远程医疗。在救护车中的急救人员还可通过GPRS实现将急救病人情况的实时传送，以利于医院抢救室及时地做好准备工作。医疗传感器节点可以根据不同的需要而设置，因此该系统具有极大的灵活性和扩展性。同时，将该系统接入Internet网络，可以形成更大的社区医疗监护网络、医院网络乃至整个城市和全国的医疗监护网络。

1 绪论

1.1 远程监护概述

远程监护技术是近年来远程医疗中的一个研究热点，也是一个相对薄弱的环节，欧美各国一直致力于对远程监护的研究，我国近年来也开始推动其发展。远程监护可以定义为通过通信网络将远端的生理信息和医学信号传送到监护中心进行分析并给出诊断意见的一种技术手段，因此远程监护系统一般包括三个部分:监护中心、远端监护设备和联系两者的通信网络。图1.1为一个简化的远程监护系统结构图:

通信网络

远端监控设备监护中心

图1.1远程监护系统结构图

1．远端监护设备

根据监护对象的和监护目的不同，远端监护设备有多种类型，按用途可分为三类:一类为生理参数检测和遥测监护系统，这类设备的使用范围最为广泛，能帮助医生掌握监护对象的病情并提供及时的医疗指导。检测的生理信息主要包括:心电图、脑电图、心率、血压、脉搏、呼吸、血气、血氧饱和度、体温、血糖等。第二类为日常活动监测设备，如监护对

象的坐卧行走等活动状态和监护对象的日常生活设施使用情况，主要应用于儿童、老年人和残疾人。第三类是用于病人护理的检测设备，如瘫痪病人尿监测设备，可以降低护理人员的劳动强度。

2．监护中心

监护中心可以位于急救中心、社区医院、中心医院或其它医护人员集中的场所，其功能为接收远端监护设备传送的医学信息，为远地患者提供多种医疗服务。

3．通信系统

连接远端监护设备和监护中心的通信方式主要包括:程控电话(PSTN)、交互电视、综合服务数字网(ISDN )、非对称数字用户线环路(ASDL)、光纤网(ATM )、微波通信、卫星通信、无线蜂窝通信(移动电话GSM)等。

远程监护的支撑技术包括:传感器技术、医学遥测技术、电子技术、通信技术、计算机技术及信息学等多个方面。

1.2 远程监护的研究背景和意义

1.2.1 研究背景

电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展为我们的生活带来了便利，也为医疗体系的发展带来了新的机遇。如何将信息技术应用于医疗，一直是世界各发达国家的重点发展目标，欧美许多国家正积极推动医疗信息基础建设(HealthCare Information Infrastructure, HCII )，我国也推出了金卫医疗网络工程等项目，目的在于集成信息科学、计算机技术和通信应用技术于医疗卫生领域的高科技产业，优化医疗保健服务，加速实施我国医院管理及医疗卫生事业现代化建设的进程。

1.2.2 研究意义

科学研究和医疗保健的需求、信息技术的飞速发展，都推动着远程监护技术的进步，发展远程监护技术具有重要的意义:

①缩短医生和患者之间的距离，为患者提供及时救助，减少患者或医务人员的路途奔波。对患者的重要生理参数实施远程监护，不仅可以辅助治疗，还能在患者病情突然恶化时报警。

②对自理能力较差的老年人和残疾人的日常生活状态实施远程监护，不仅能提高医护人员的护理水平和患者的生活质量，还可以评估监护对象的独立生活能力和健康状况。

③远程监护可以在患者熟悉的环境中进行，减少了患者的心理压力，提高了诊断的准确性。

④对健康状况进行监护，可以发现疾病的早期症状，从而达到保健和预防疾病的目的。

⑤先进的医学支持系统为通信和信息领域中的新技术提供了一个进行评测的平台，如虚拟环境、智能传感器和辅助医生的决策系统等。

1.3 国内外相关研究

远程医疗的发展水平是不平衡的，美国和欧洲要领先其它国家很多。他们起步早，国家投入大，远程医疗的支撑技术成熟。国外的发展状况总体上是比较先进的，主要应用是远程会诊和治疗，其次是战时急救。远程医疗中的一些子系统发展水平较高，比如医院的信息化系统(HIS)和电子病历(EPR)以及图片存档及通信系统(PACS)等技术非常成熟。