廣東食品藥品職業(yè)學院醫(yī)療器械系（廣州 510520）

0.引言

隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們的生活環(huán)境、工作方式和飲食結構都發(fā)生了很大的變化。肥胖癥、高血壓、高血脂和高血糖等“代謝綜合癥”的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年增加和低齡化的發(fā)展趨勢。據(jù)統(tǒng)計，2005年全世界的糖尿病患者有1.8億，預計在未來的l0～15年當中，全球糖尿病患者將達到3 億。在我國，糖尿病患者有4000 萬，而且糖尿病發(fā)病率呈逐年上升趨勢，已成為全世界糖尿病患病人數(shù)最多的國家之一。在過去的5年里，我國的糖尿病患病率增加了5 倍，其發(fā)病人群包括老年、中年、青年及少年兒童，并逐漸呈現(xiàn)年輕化、低齡化態(tài)勢。因此，對糖尿病的早期診斷與預防日益引起世界范圍內研究人員的關注。

最近十年，移動網(wǎng)絡迅速普及完善，隨著這一信息化技術的普及，結合院前預防、院外醫(yī)療的發(fā)展趨勢，在傳統(tǒng)糖尿病治療的基礎上發(fā)展基于移動網(wǎng)絡的血糖監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)異地甚至家庭血糖監(jiān)測和治療具有廣闊的應用前景。

1.系統(tǒng)結構

血糖監(jiān)測控制閉環(huán)系統(tǒng)由血糖監(jiān)測儀、胰島素泵、控制單元、3G 傳輸模塊、醫(yī)院服務器以及3G 和INTERNET 網(wǎng)絡組成。血糖檢測儀實時采集病人血糖信息，經(jīng)控制單元，由3G 傳輸模塊通過3G 網(wǎng)絡和INTERNET 網(wǎng)絡傳入醫(yī)院糖尿病專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)自動給出或由專家修改設置胰島素泵控制參數(shù)，經(jīng)由網(wǎng)絡傳輸?shù)?G 傳輸模塊，進而通過控制單元控制胰島素泵工作。系統(tǒng)結構見圖1。

圖1.系統(tǒng)結構框圖

2.移動監(jiān)測終端設計

移動終端是患者可隨身攜帶部分，由信號血糖監(jiān)測儀、控制單元、3G 傳輸模塊、胰島素泵四部分組成。

血糖監(jiān)測儀包括便攜式有創(chuàng)血糖儀和無創(chuàng)血糖儀。有創(chuàng)血糖儀通過在手指末端取一滴血，放在試條反應溝道一端，血液在毛細虹吸力的作用下，迅速充滿整個反應溝道。在30s 內就能得出測試結果，具有操作簡單、取血量少、價格便宜等優(yōu)勢，非常適合糖尿病患者在家庭使用。此類便攜式血糖儀在目前糖尿病檢測儀市場上占有很大份額。無創(chuàng)傷性檢測技術是近年來在生物傳感技術、自動化技術、信息技術、光譜及成像等相關技術的推動下發(fā)展而形成，它是指結合多種方法和原理對機體血液或體液成分進行檢測，而不引起機體損傷和疼痛便可得到所需的實驗結果，是當前實驗醫(yī)學領域中的熱點學科。主要包括兩大類，一類是光譜分析，主要包括近紅外光譜分析、遠紅外光譜分析、紅外光譜分析、偏振光的旋光性測定等；另一類是非光譜分析，主要有無線電波阻抗分析、皮下組織液提取及間質液提取分析等。兩種血糖儀采集分析血糖信息發(fā)送到控制單元。

控制單元采用ARM7 微處理器為核心的嵌入式計算機系統(tǒng)，低功耗的同時能夠實時獲取血糖監(jiān)測儀的信息，打包發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸單元，并可穩(wěn)定有效地控制胰島素泵的工作。

數(shù)據(jù)傳輸單元集成有FLASH 閃存、RF 接口、普通I/O 口、通用異步收發(fā)器、SIM 卡接口等，通過串口調試工具可以設定每個模塊的ID 號，通訊服務器的IP 地址和端口。根據(jù)實際應用情境和網(wǎng)絡情況的不同可以選擇GPRS,CDMA,3G 等不同的模塊。其中較為成熟的GPRS 數(shù)據(jù)無線傳輸速率理論值為：171.2 Kbps，實際約為：40～100 Kbps；GPRS 模塊與GSM/GPRS 移動通訊網(wǎng)絡的SGSN(SERVICING GPRS SUPPORT NODE)通訊時遵循點對點協(xié)議(PPP)。隨著3G 網(wǎng)絡的普及和完善，及患者需傳送數(shù)據(jù)量的增大，采用的UBLOX 公司3G 模塊LISA-U130 能夠較好滿足實時穩(wěn)定傳輸?shù)囊??？刂茊卧c傳輸單元的物理接口為RJ45，適合大數(shù)據(jù)量的實時傳輸。

3.醫(yī)院專家系統(tǒng)服務器

醫(yī)院專家系統(tǒng)服務器實現(xiàn)各患者終端數(shù)據(jù)的收集，通過專家診療系統(tǒng)或自動或人工干預分析、處理患者血糖信息，計算出輸入胰島素的速率、時間以及計量，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)?G 傳輸模塊，進而控制胰島素泵的工作。

醫(yī)院專家系統(tǒng)服務器端由通訊服務器、日志管理模塊、用戶維護模塊、數(shù)據(jù)轉發(fā)模塊、UI(User Interface)組成。數(shù)據(jù)轉發(fā)模塊通過醫(yī)療局域網(wǎng)絡與HIS(醫(yī)院信息管理系統(tǒng))相連，實現(xiàn)電子地圖、電子病歷、病人數(shù)據(jù)分析、報警管理和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存儲功能。軟件組成框圖如圖2 所示。

通訊服務器創(chuàng)建套接字(socket)，并將套接字綁定到一個本地地址和端口上，監(jiān)聽客戶端的請求，客戶請求到來時接收請求，進行通信。通訊服務器程序功能穩(wěn)定，不隨用戶需求不同而變化，因此采用動態(tài)鏈接庫的方式以增強服務器程序的可維護性和擴展性。UI、數(shù)據(jù)轉發(fā)、日志管理、用戶維護采用簡單、高效、功能強大Delphi 開發(fā)。Delphi 被稱為第四代編程語言，和VC、VC++等編程語言相比，Delphi 更簡單、更易于掌握，而在功能上卻絲毫不遜色，集成了多種語言的特點，容易開發(fā)出靈活強大的程序。通訊服務器獲取的客戶端數(shù)據(jù)通過轉發(fā)到醫(yī)院局域網(wǎng)，可以與醫(yī)院中包括專家系統(tǒng)在內的其他信息系統(tǒng)相連，不僅可以使院外各終端病人同院內病人一樣實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、報警管理、電子病歷功能，而且專家系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡與各終端病人建立聯(lián)系，實現(xiàn)對胰島素泵的實時在線控制。

圖2.軟件組成框圖

4.討論

移動通信的迅速發(fā)展為人們提供了高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境，在此基礎上利用現(xiàn)有血糖監(jiān)測儀和胰島素泵發(fā)展移動血糖監(jiān)測控制閉環(huán)系統(tǒng)必然具有廣泛的發(fā)展前景。該系統(tǒng)不僅解決了因醫(yī)療資源緊張導致的住院難、住院貴等問題，使得患者能在異地、甚至家里接受不間斷的血糖監(jiān)測和治療，減少對正常生活的影響，提高生活質量；而且在醫(yī)院服務器里能夠實時獲取病人連續(xù)的血糖信息，使得遠在千里的專家能夠結合歷史數(shù)據(jù)和當前信息作出科學診斷；再則，通過閉環(huán)控制，實現(xiàn)了對胰島素泵的實時、精確控制，使得糖尿病的用藥治療能夠更科學、更合理。

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