南阳医学高等专科学校 李新献 杨春茂

随着科技水平的发展，越来越多的学者开始研究面向移动医疗。以及现代社会当中智能手机、安卓操作系统、5G等的使用越来越普遍，而且面向智能手机的各种应用也越来越多，它的可靠性以及数据处理速度也越来越快，那么我们可以进行一个移植，将之前在电脑端的医疗检测设备的软件进行整理换平台，把它们换到智能手机这样的平台上，之前在电脑端的医疗检测设备体积大，不易维护和扩展。依据这一特点，本文以心电数据为例设计了面向移动医疗的心电数据实时共享系统。

1 系统架构设计

通过分析国内外心电数据分析技术，了解智能手机、安卓操作系统、5G等一系列新技术的发展，提出了面向移动医疗的心电数据实时共享系统。这样的共享系统移动性比较好、也同时具有好的扩展性。这样的共享系统总体架构可分为移动终端部分、远程协助部分、云服务部分、通信部分四个部分。

（1）移动终端模块：这一模块主要指的是智能手机，随着智能手机、安卓操作系统、5G等一系列新技术的不断发展，现在智能手机的数据处理速度、性能指标早已超过我们的个人计算机，因为这样的特点，移动终端模块承载着心电实时共享的桥接功能。本共享系统的设计将系统中心电数据的存储、共享、传输等一系列的数据处理步骤的过程放置在移动终端上，这样的方法更方便心电分析等算法的后期更新。

（2）远程协助模块：在这一模块的设计过程中主要用到了Web技术，远程协助模块适用范围比较广，适用于运行在多种平台的浏览器上，这样就很方便的给医护人员提供数据访问界面。医护人员通过系统数据的访问界面，可以通过Web技术在系统数据的访问界面随时查看患者的实时心电数据信息，以便于对患者的各项数据进行掌握，方便在患者需要的时候进行远程指导。

（3）云服务模块：由于患者及医护人员等进行心电数据共享前需要进行注册、登陆、认证等相关操作，所以这一模块主要用来提供身份认证服务，没有注册过的用户是无法登陆的；还提供心电数据的共享以及心电数据存储。

2 数据传输协议设计

心电信号是医疗检测过程中常用的一种信号，它是我们心脏电生理活动的反映。体表传感器在工作的状态下会进行记录，记录下来的是心电信号，就会形成心电数据。这些心电数据本系统中采用低功耗蓝牙模块实现智能终端与传感器网络的数据通信。因此，有必要进行差错校验来保证数据传输的可靠性，通过研究常用的数据传输协议：滑动窗口协议和ARQ协议，研究常用的数据传输协议，在这样的情况下，一方面通过滑动窗口协议进行流量控制，另一方面，通过ARQ协议在数据传输的过程中对数据进行差错控制。

2.1 数据传输格式

本系统中为了保证数据传输的可靠性，在数据在通信双方进行传输之前需要确认传输数据的类型及格式。那么怎么确认是一个比较难的问题，在这里，发送方和接收方会交换配置文件，双方的配置文件都是以．profile作为后缀，举个例子来说，比如“rewMNBP-tayXQchlE．profile”，其中rewMNBPt由发送方生成，ayXQchlE由接收方生成。在面向移动医疗的心电数据实时共享系统中，系统接收到．profile作为后缀的配置文件后，会依照配置文件的内容创建数据文件。在这样的情况下，系统中的传感器网络会对系统中传输的心电信号数据进行组包，这样，系统中的每个包所包含的字节数是363个字节。在这整个包的363个字节当中，本系统中为了保证数据传输的可靠性，不是所有的字节都为数据，但大部分是数据，数据占比最多，占用了360个字节，再就是数据包的头部位置会占用一个字节，数据包的编号位置占用一个字节，校验位占用最后的一个字节。

2.2 拥塞控制

在数据传输过程中，为了避免数据拥堵，在这样的情况下需要进行拥塞控制，在面向移动医疗的心电数据实时共享系统中，为了进行拥塞控制这个过程，在这样的情况下需要进行动态调整窗口大小，系统中加入动态调整窗口大小这样的一个过程的最终目的是防止过多数据注入到网络中。

2.3 差错控制

在数据传输协议的设计过程中，为了保证传输数据的准确无误，系统设计了一种算法，在这样的情况下，就可以对传输的数据进行差错控制。在数据传输过程中，数据包并不是按序到达接收方的，在这样数据包乱序到达的情况下，数据发送方会一直向数据接收方发送数据。这样的情况下，在接收方收到数据后，不会对数据进行排序，而它最先做的事情就是对数据进行校验，校验后若出现错误，这样的情况下就会要求发送方重新发送这个数据包。

3 移动终端与传感器网络数据交换模块设计

3.1 物理连接的建立

目前，几乎每一部智能手机都带有蓝牙的应用程序。在这种情况下，低功耗蓝牙越来越多的被用户使用，因为低功耗蓝牙不紧紧保证无线数据传输的质量，它也在很大程度上降低了功耗。所以，面向移动医疗的心电数据实时共享系统中用低功耗的蓝牙技术。

（1）第一步就是建立连接，当移动终端和心电设备之间建立物理连接时，系统需要获得传感器网络的蓝牙设备信息。

（2）第二步就是在移动终端开启蓝牙开关，如果是通过扫描的方式得到了设备信息，那么在扫描前需要检查智能手机上的蓝牙功能是否是可用状态。如果是可用状态，那么就可以进行下一步，如果不是可用状态的话需要用户同意开启蓝牙，否则就停止此应用。

（3）成功在移动终端开启蓝牙开关后，在智能手机上会获得传感器网络的蓝牙设备信息。

3.2 逻辑连接的建立

在本系统中需要建立逻辑链路，建立它的作用是便于支持系统中其他形式的无线连接，而不仅仅是支持蓝牙连接。逻辑链路的建立过程比物理链路的建立过程要复杂，因为其中还包括对用户身份是否合法的校对，如果是合法用户，系统将为它建立逻辑链路，如果是非法用户，系统将不会为其建立逻辑链路。

3.3 数据封装

在数据被封装之前，需要先建立逻辑连接，以便于在数据被封装之后有一个数据传输的通路。在这样的情况下，像智能手机这些设备在工作过程中会收到一个配置的文档，像智能手机这些设备有权限自动分析该文档，接收到的配置文档在到达智能手机等这些终端后包含了不少关于数据的信息，在数据被封装之前包括数据最初出现的时间、包含在数据被封装之前产生数据最初出现的的设备号等。像智能手机这些设备分析配置文件中的数据最初出现的时间、产生数据最初出现的设备号、数据的类型、数据的格式，分析完成之后就会为数据分配一定的缓存池存储空间。在信息数据的发送和接收的过程中，还有一个工作需要完成，即对数据进行组包及拆包。组包这个工作是由传感器网络完成的，组包的过程中需要把数据加上一些头部信息，加完头部信息之后才能发送给各种各样的移动终端。组包这个工作是由传感器网络完成的，组包的过程中需要把数据加上一些头部信息，各种各样的移动终端收到加完头部信息的数据包后，不会直接进行下一步的操作，而是先检查加完头部信息的数据包是不是出现了差错。

4 数据共享模块设计

数据共享模块是本系统的一个主要的组成，数据共享模块在整个系统中来处于核心地位。在移动终端开启蓝牙开关后，在智能手机上会获得传感器网络的蓝牙设备信息。在系统运行过程中，通过像智能手机这些设备数据共享模块，偏远地区的患者可以就近检查身体，这样的情况下就解决了偏远地区的患者看病难问题，从而实现心电数据的远程实时共享。在面向移动医疗的心电数据实时共享系统中，数据共享模块部分主要由服务端数据共享模块以及客户端数据共享模块两部分组成，这两部分相互通信，缺一不可。在系统运行过程中，患者和医护人员请求共享服务时需要完成注册、登录等基本操作。

4.1 服务端数据共享服务设计

在移动终端开启蓝牙开关后，在智能手机上会获得传感器网络的蓝牙设备信息。在系统运行过程中，系统的服务端这边主要是提供数据共享服务，它提供的数据共享服务包括两个内容，设计过程中主要用到了Web技术，远程协助模块适用范围比较广，适用于运行在多种平台的浏览器上，这样就很方便的给医护人员提供数据访问界面。在面向移动医疗的心电数据实时共享系统中，系统给患者在智能手机这些设备中提供的服务在这样的情况下包括注册、登录以及身份认证等。也就是说在系统运行过程中，患者及医护人员首先需要在面向移动医疗的心电数据实时共享系统中注册个人的基本信息，注册之后系统的数据库中才有这样的用户记录，然后用户登录才能使用心电数据实时共享服务。

4.2 客户端数据共享模块设计

这里的客户端是指智能手机客户端和远程协助系统客户端，智能手机主要是被患者所用，现在的患者用智能手机是很方便的，而远程协助系统客户端这边主要是被医生和护士所用。系统可以将复杂的操作步骤进行合理的组合，这样以来就可以减少患者繁琐的操作。在这样的系统当中，医护人员可以通过远程协助系统来进行一些相关的系统操作，比如说在这样的情况下查看病人资料等，在查看病人资料的过程中，如果有病人的状态发生了改变，那么远程协助系统需要及时的接收这些改变了的信息。

5 心电数据展示模块设计

心电数据展示模块是心电数据共享系统的重要组成部分。在各级医疗机构当中，年代久远的心电监护设备中通常自带显示屏，这种传统设备的显示屏体积比较大，用电量也比较高。在本系统中，传感器网络只负责采集患者的心电数据，而不会对这些数据进行分析，也就是说不会对数据进行分类汇总，网络系统不会用算法计算数据，必须经过网络进行传输之后，也就是等数据最终传到像智能手机这样的设备终端后，这些数据才能被计算、显示等操作。

结语：本文首先分析目前在医疗健康领域，各医疗机构心电数据共享方案不足的方面，比如说数据控制能力不太好、软硬件的可扩展性不高、系统软硬件成本不低、没有办法实时共享等。然后，通过智能手机、安卓操作系统、5G等一系列新的软硬件平台，设计并实现了面向移动医疗的心电数据实时共享系统，随着人工智能技术的不断进步，医疗信息化的深入，面向移动医疗的心电数据实时共享系统所适用的应用场景将会越来越多。