胎心率远程监护系统的中心站设计-- 生物物理学

1、胎心率远程监护系统的中心站设计- 生物物理学1系统构成和工作原理简介基于电话网的胎心率远程监护系统的总体结构框架如图1所示。对于整个系统而言，它由远端的胎心率检测部分和医院中心站分析两部分组成，两者通过电话网来实现数据的传输。胎心率检测是胎心率检测仪来完成，并由Modem来完成数据的传输。中心站的基本硬件配置需要一台PC机、一个Modem(调制解调器)、一根电话线、一部电话机和一台激光打印机。除硬件配置外，还需要有实现中心站功能的中心站软件。实现本系统的功能，首先需要孕妇租用医院的胎心率检测仪包括Modem，这样此孕妇就成为本系统的合法用户之一，孕妇就可在家中完成胎心率的监护。胎心率检测仪根据

2、多普勒原理通过母体腹壁来间接获得心率值，使胎心率检测具有无损伤性，从而使孕妇能够进行自我监护。数据传输是在一次胎心率监护完毕后进行，而不是采用数据传输和监护的同步方式，减少了传输时间，降低了通讯费用。数据由中心站分析，医生根据分析指标和孕妇的实际情况作出诊断。若发现有异常，应由医生及时通知孕妇来院进行其它检查，防止胎儿进一步受损。孕妇使用完后需办理结算，归还胎心率检测仪。 2中心站软件设计系统中心站的主要任务是完成胎心率数据的正确接收、胎心率曲线的分析及医生诊断、病人信息的管理。中心站软件除上述主要功能外，还有许多辅助功能，保证了中心站功能的完整性和使用的方便性。整个中心站软件的总体结构。中心

3、站软件设计采用了基于Windows3.2平台上的Visual basic 4.0软件编程来实现。 2.1胎心率数据接收胎心率检测仪采集的胎心率数据通过Modem和电话线，经RS232串行口存入硬盘的数据库中，分析模块通过对库中记录的读取来分析。分析模块和通讯模块互不干涉，相互之间只有通过数据文件耦合，提高了通讯的独立性和稳定性。中心站Modem和前端Modem约定采用Xmodem协议进行通讯，并约定通讯参数设置如下：速度9600 bps、8位数据位、无校验位、1位停止位。程序采用VB的专用通讯控制(Communications Control)来完成数据的传输。由于胎心率的正常范围为(1201

4、60) bpm，极少超过200 bpm，所以采用一个字节的二进制(0255)来表示胎心率的值。通讯控制每次接收到数据，就产生一次中断，并进入到中断服务程序，由中断服务程序来控制数据接收过程，而通讯控件只是完成物理上的数据发送和接受。数据接收过程在接收完全部数据后一次性将所有数据存盘而不是分阶段的接收存盘接收方式，减少了接收过程中的存盘操作，加快了数据的传输。数据存放在明细字段(Memo)中，即一次监护只产生一条记录，减少了文件数量，易于管理。2.2胎心率数据分析从胎心率检测仪得到胎心率是一个个离散值：F(Tn)(Tn=1，2，3)。将各个胎心率值按时间先后连接起来得到胎心率曲线。由胎心率曲线来

5、计算各胎心率监护指标并不是相互独立的过程，而是密切相关的。整个计算过程如图3所示。从图中可知，我们首先计算反映胎心率基线特征的特征基线值，然后由它作为初始值，逐步逼近得到胎心率曲线的基线。根据胎心率基线计算出胎心率加速、胎心率减速，然后再得到胎心率的波动幅度和波动频率及胎心率的长变异情况。在得到各项具体指标后，将这些指标进行Krebs评分，最后得到综合评分值，由此预测胎儿健康状况。临床试验表明，胎心率监护不带有特异性，不能确定造成胎儿损害的具体原因，所以本中心站的诊断结果只是分为简单的几种类型，具体原因和医嘱由临床医生根据实际情况进行填写。 中心站除计算上述指标外，还提供了心率统计直方图、监护

6、指标趋势图来辅助医生诊断。同时在计算上述指标时，医生可对判定参数自行设定，以适应实际情况和符合医生的临床诊断习惯。分析结果不但可用报表方式显示，还对波形特征进行了图形标记，使医生对整个曲线的特征一目了然。3实例分析中心站设计完成后，我们暂时采用仿真数据对中心站的数据分析部分进行了测试。数据来源于安科公司ASF020多功能胎儿监护仪操作手册提供的心率曲线图；有关文献中的心率曲线图3，4。共选取15个样例，采用软件生成，键盘和鼠标来仿真胎心率曲线形状输入，从而获得要求格式的胎心率数据。由于上述资料只提供了监护的曲线图和医生的诊断结果或最后的产后结果，没有具体的各项监护指标值，所以我们只对由综合评分

7、得出的相应结果和实际产后结果或医生诊断进行了比较。除了一条非常特殊的正弦状胎心率曲线外，其它胎心率曲线的分析结构基本都符合诊断结果或实际产后情况(14/15)。在这里，我们选择最近从临床上采样得到的一病例为例来说明：患者31岁，经血压、尿蛋白和B超测定，诊断为中度妊高症、巨大儿。利用床边胎心率监护仪对病人进行胎心率监护，得到胎心率曲线，并仿真输入到本系统的中心站。分析结果得出综合评分值为10分，属于正常。实际孕妇行剖腹产得到一个体重4700 g的超重健康婴儿。4评估与展望采用上述的胎心率检测方式，因其无损伤性、操作简单、无禁忌症，所以将胎心率远程监护作为一种筛选手段很有临床意义。而且采用胎心率的计算机辅助分析后，克服了当前临床许多胎心监护仪只能简单记录和描绘胎心率曲线，监护指标手工计算主观性大，一致性低等缺点，提高了监护的精确性和客观性5。由于目前测试的胎心率记录数目还很有限，而且还只是个数据仿真测试过程，所以要使系统完全符合临床使用要求，还需有待进一步的临床验证。同时胎心率变化受到的影响因素多，使胎心率曲线类型多样，要使计算机都能够准确地分析，还需要进行更多的临床识别和验证，才能使系统具有良好的预测能力6。目前本系统中心站只采用一路接收，所以远端的胎心率检测仪数目还不能很多，否则会引起电话通道拥挤，造成用户不满。扩大远端胎心率检测仪的数目需要中心站采用多路接收方式。实现中