医学信息学chapter9-远程监护课件

远程监护与护理主要内容远程监护的概念远程监护的意义远程监护的应用领域心电图远程监护清华大学心电、血压远程监护网系统血液透析远程监护胎心监护(一)远程监护的概念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，由监护中心、远端监测设备和联系两者的通信网络组成。远程监护系统结构远端监测设备监护中心生理信息、医学信号诊断意见(三)远程监护的主要应用领域早期工作用于空间计划用于边远地区、极地和急救患者的日常健康监护心电图远程监护清华大学心电、血压远程监护网系统血液透析远程监护胎心监护

心电图远程监护1.必要性：

心率失常监护是重要生命参数远程监护的主要应用。心脏病发病特点是突发性、危险性，仅通过医院常规心电图检查、发病入院后的重症监护和冠心病监护是远不能满足心脏病人的监护要求的。麦当劳董事长坎塔卢波侯耀文3GISDN网络计算机网络GSM网络病人端心电图监测设备远程医疗监护中心通信连接智能化心电图发射机心电图短时记录仪智能化心电监护设备社区医院急救中心诊所2.常用心电图远程监护系统结构框图：系统由病人端心电图监测设备、远程医疗监护中心以及两者之间的通信连接构成。（1）病人端心电图监测设备可以分为三种：A.早期的心电图发射机仅有一个心电电极放大，可以实现心电图连续长期检测，并在异常心电图时自动发射心电图，遥测距离有限，限于一幢楼内使用；C.智能化心电监护设备

采用无线电实现心电图长时间实时监护，具有心电图长时间记录及自动传送等功能。当检测的异常心电图超过报警阈值或病人不适都可以自动将当时的心电图实时传送给医疗中心报警，适合心脏病患者在家中使用。24小时12导联同步动态HOLTER康保智能心电检测手机(Android)2012（3）监护中心监护中心接收来自患者的心电图，并具有数据归档、信号处理和病案管理等功能。可以设在诊所、社区医院、急救中心等，并能与专科医院进行远程会诊。

一、系统总体思路该系统采用了普遍使用的电话和个人计算机作基础，形成以心电、血压等重要生理参数为主的监护网系统，实现众多病人在家中就能即使得到的中心医院的监护和急救处理、病情分析、统计、病案管理等多项医疗功能。家庭用户N家庭用户1家庭用户2……PSTN监护中心站二、系统主要组成系统包括了三个部分：1、家庭监护前端系统这部分位于多个用户家中，其功能是

监测心电和血压信号实时地传送数据到监护中心站接收医生的诊断结果和治疗意见

这部分设备采用家用PC机作为家庭端监测系统设备的基础。2、通信网络

连接家庭监护前端系统和监护中心站。该系统是基于程控电话网进行开发运行的，因系统开发时我国电话普及率比光纤网或其他形式的通信网络高，所以采用了程控电话网作为监护患者与医疗中心的连接方式，使得医疗中心可以随时掌握家庭用户患者的病情发展，并给出相应的治疗意见和及时的救助措施。3、监护中心鉴于医疗中心的监护站系统需要满足以下2个条件：

(1)系统信息管理

(2)多用户同时共享与实时监护因此中心站系统由以下2部分构成：

(1)总监控台

(2)信息管理系统

（1）总监控台为整个系统的核心，主要作用：处理心电和血压信号显示心电和血压数据供医生参考对心电数据进行自动病类分析、浏览及统计与家中使用者进行对话（2）信息管理系统通过计算机局域网与总监控台进行连接，主要功能是管理家庭监护用户的病历信息，以供医生对于用户请求做出诊断和处理意见时参考。2、家庭监护前端系统组成：（1）硬件系统

A.家庭监护仪心电发射机心电接收机血压计数据接口供电电源

B.个人计算机

C.调制解调器（modem）

D.程控电话（2）软件系统：A.家庭监护仪软件血压数据读取心电数据模数转换与PC通信B.PC机软件通信（包括与监护仪、监护中心站）波形显示波形存储波形分析（2）心电数据转换心电接收机接收到的心电信号是模拟的，必须转换为数字信号才能进入计算机处理。模数转换（ADC）精度设置为8位二进制，转换时间为100µS，输入电压范围0-5V。（3）血压信号检测患者的血压信号是由血压计获得的，血压计采用的是日本National公司的腕式血压计，它具有记忆功能，可以随时测量并保存，可以测量舒张压、收缩压、心率以及测量时间等血压数据。4、软件设计（1）心电模块

A.家用监护仪部分模数转换中断服务模块

B.PC机部分心电显示模块心电分析模块实时传输模块实时存储模块A/D转换中断服务心电数据PC软件操作显示模块分析模块传输模块存储模块模拟信号数字信号心电监护软件控制流程图系统启动初始化过程交互式等待消息优先选择等待退出波形显示过程波形分析过程实时传输过程实时存储过程内部消息外部消息控制GUI过程程序功能选择结束心电显示、实时存储与实时传输:心电接收机接收到的心电信号经过模数转换后进入PC机，心电数据被存入显示缓冲区、存储缓冲区和传输缓冲区进行实时显示、存储和传输。（2）血压模块

A.家用监护仪部分血压数据读取

B.PC机部分血压显示模块血压传输模块趋势分析模块数据接口血压数据PC软件操作显示模块趋势分析传输模块（3）通信模块

A.家用监护仪与PC通信负责将经过模数转换的心电数据和血压计中的血压数据传送给PC机，进入下一步处理。

B.家用PC机与监护中心站通信

负责与监护中心站连网进行双向通信，将心电数据和血压数据传送给中心站，将医生的诊断意见反馈回来。数据接口PC机监护中心血压计ADC心电数据血压数据诊断意见心电、血压通信模块数据流图5、详细设计——心电监护功能模块（1）长时间心电图纪录

用户可以手动启动心电长时间纪录控制功能，家用PC能纪录用户长达24小时的心电图，然后自动发往监护中心站进行诊断分析。

（2）心电图实时分析监护开始读取数据预处理R波检测是否噪声心电分类是否报警报警是否是心电图分析流程图否A.读入心电数据

从心电分析缓冲区中读取B.信号预处理

消除50Hz工频干扰以及其他高频干扰C.R波检测

采用差分阈值检测算法检测R波，以确定心电异常，以消除伪迹（活动幅度过大、电极脱落或者接触不良、不在遥测区域等原因造成的心电异常）D.心电分类自动检测的心电异常包括以下六类：窦性心动过速窦性心动过缓室性期前收缩PVC房性期前收缩APC心室扑动VT漏搏和停搏APYSTO（3）心电异常自动报警当心电实时监护模块检测到异常心电图并超过预先设定的报警门限的时候，将自动与监护中心站监控台进行联网，自动实时传送心电图。根据患者病情，由医生设置4类报警级别：1类报警：心率超过心率报警上下限2类报警：每分钟室性早搏PVC或房性早搏APC超过阈值3类报警：出现RonT波或心室扑动VT波4类报警：出现停搏APYSTO波，最高报警级别（4）手动紧急报警当患者在家中感到不适时，可以手动启动报警功能，此时家庭监护仪将自动与监护中心站监控台进行联网，自动实时传送心电图。6、详细设计——血压监护功能模块（1）血压动态测量采用便携腕式血压计，具有存储功能，可以由用户随身携带，随时测量，随时存储。（2）用户血压长期趋势分析可以根据血压波动情况，提供给用户血压长期趋势分析图。四、实现方案——监护中心站系统1、监护中心站系统设计的功能接收、处理、存储来自多个家庭用户的生理参数信息实时显示当前连接用户的心电波形和血压数据心率失常自动分析心电波形浏览病历统计功能数据分类存储管理2、监护中心站系统设计（1）监护中心站硬件系统框图监护中心站硬件系统框图PSTNmodemmodem∙∙∙∙∙∙modem串行扩展接口总控台工作站病历库计算机∙∙∙∙∙∙总控台工作站病历库计算机实时监护系统心电图自动分析信息管理系统系统信息管理医学数据管理基本病历管理监护中心站登录信息出错信息数据存储波形回顾用户管理监护中心站系统结构（2）监护中心站系统结构3、详细设计——实时监护系统（1）实时监护系统要实现的功能：A.接收客户请求并建立连接B.根据不同客户的需求进行相应服务C.自动启动或者出发相关模块（2）实时监护系统实现方案：

采用客户-服务器模式，服务器设置成并发响应方式和主从服务器结构，主服务器随系统启动自动运行，是一个守护进程，一旦有客户机请求，主服务器立即产生一个从服务器响应客户请求，然后回到等待状态，等待下一个请求的到来。客户1客户2……客户n监听心电从服务器血压从服务器心电数据库血压数据库请求响应存储客户主服务器从服务器数据库请求响应存储4、详细设计——心电图自动分析开始读取数据滤波处理差分阈值提取参数心律失常分析消除基线漂移提取ST段参数数据结束否病类统计结束否是图6.15心电图自动分析流程图（1）心律失常分析该算法先使用差分阈值法正确检测R波，然后再使用分支逻辑法和模糊算法两种方法进行心律失常分。主要对停搏、漏搏、心动过速、心动过缓、室性早搏、房性早搏等六种病类进行判断。（2）S-T段分析该算法关键在于特征点的定位，本系统中采用了R+X算法，并根据心率自适应调整特征点的位置，提取ST电平、斜率等参数。（3）心率变异分析系统采用了时域统计法和RR间期散点图分析法。A.时域方法 应用数理统计指标对HRV做时域测量B.散点图 意义直观，方法简单，能包容更多的信息5、详细设计——信息管理系统登录信息对用户登录信息以及系统工作状态进行监控，登录信息包括用户登录信息和系统登录数据存储

硬盘：临时存储介质。磁带：海量存储介质存储管理列出硬盘上需要备份的数据文件；将选择好的文件由硬盘拷贝到磁带，并删除已备份的本地数据文件；优化文件访问，设置备份文件索引和磁带文件索引数据回顾这是医学数据管理的主要功能，能将监护中心接收的当前数据和历史数据以图形方式显示。主要是心电数据回顾和血压数据回顾。心电数据回顾心电波形浏览、心律失常分析结果显示、ST段分析结果显示、HRV分析结果显示血压数据回顾显示当前病人24小时血压动态趋势图用户管理该模块主要进行系统资源管理，为了适应监护中心满足多用户服务而进行的，主要功能模块有：管理用户注册信息增加用户注销用户更改用户基本病历管理 该模块是一种电子化病历管理系统，运行于病案管理室的计算机上，与总控台工作站以局域网方式连接，方便医生查询，将病案进行模块化划分

基本表 门诊表 病史表 体检表

血液透析远程监护网络血液透析（hemodialysis，HD）是急慢性肾功能衰竭患者肾脏替代治疗方式之一。通过将体内血液引流至体外，经一个由无数根空心纤维组成的透析器中，血液与含机体浓度相似的电解质溶液（透析液）在一根根空心纤维内外，通过弥散/对流进行物质交换，清除体内的代谢废物、维持电解质和酸碱平衡；同时清除体内过多的水分。截至2010年12月31日,除西藏外,全国31个省市自治区登记注册的血液透析病人为221,628人1.必要性(人工肾、洗肾)：

肾脏病人需要得到长期的密切监护，透析剂量会直接影响到透析病人的死亡率。病人需要每周做2-4次透析，每次几个小时，若病人没有按时透析或者透析时间不够时，极有可能产生并发症而导致死亡。有必要建立透析病人远程监护网络进行远程监护，减少并发症的发生。家庭血透家庭血透有很多优点。它可以让透析治疗更自由，时间安排更灵活，完全可以按照工作和生活时间表来安排透析时间，对工作和生活影响更小。家庭血透的病人也不需要频繁地到医院治疗，每月或更长时间门诊复查就可以了。由于家庭血透治疗操作的复杂性，需要专业医生的监控和指导。2.透析远程监护网络结构：由病人家和医学中心、透析中心、医生家等两端站点以及他们之间的通信连接构成.

病人的图像和数据通过网络连接送到透析中心医生办公室或家中，病人的相关医学信息、X线数字图像和实验数据保存在病人电子文件夹中。每个站点配备了高质量的电视会议系统，可以捕捉静止图像和视频图像，记录电子听诊音，获取本地或远地数据（试验数据及透析机参数），并修改医学纪录。血液透析远程监护网络结构医学中心透析中心医生家或办公室网络连接电视会议系统病人

病人每次透析或发生紧急情况时，医生可以在办公室或家中通过电视会议系统与病人见面，通过远端的听诊器听诊心脏、肺部和瘘管，获取图像，并在远地监测透析参数（包括自动血压、静脉压和动脉压、跨膜压、血流速度、传导率和体温、透析速度和钠补充量），检查病人的测试结果、心电图和X线报告，并将数据存储到病人多媒体文件夹中。脐带受压，脐带绕颈（25%以上孕妇有此症状）宫内窘迫，宫内缺氧和胎动功能异常等因素时刻威胁着胎儿的健康，医生进行胎心检查的目的就是为了早发现这些异常症状，并及时处理，保证胎儿健康，降低胎儿死亡率。胎心检查最好每天进行，但天天到医院检查不方便，而远程监护将胎儿信息随时从家庭传到医院，使胎儿时刻处于医生的保护之中远程胎儿监护PSTN中央主机MODEM院内专用电缆院内单机单机单机……远程单机单机单机……胎儿监护仪网络连接

单机系统设