提高心電監護儀異常故障智能定位系統范文

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摘要:隨著醫療設備的廣泛應用，需要用醫療護理中心點監護儀進行全程護理監護，提高監護的實時性和實時數據分析能力，提出一種基于頻譜特征分析和嵌入式設計的醫療護理中心電監護儀異常故障智能定位系統設計方法。分析醫療護理中心點監護儀的使用重要性及存在問題，為了改善心電臨床護理的數據實時分析能力，采用頻譜特征分析方法案進行心電監護儀的譜特征采集，采用AD頻譜分析方法進行心電圖譜特征采樣，對采樣的心電圖譜特征進行時頻轉換和故障特征提取。基于ARM嵌入式設計方案進行故障定位系統的硬件設計，設計的心電監護儀異常故障智能定位系統的硬件模塊有上位機模塊、數模轉換模塊、信息處理模塊和人機交互模塊，采用自動化模式識別方法進行心電監護儀異常故障特征分析，在人機交互模塊中進行故障定位分析。測試結果表明，采用該方法進行心電監護儀異常故障定位的準確性較好，醫療護理的臨床實踐性較強，心電監護出現的故障和報警信息能及時反饋到護理中心，使心電監護儀更好地服務于臨床護理工作中。

關鍵詞:醫療護理;心電監護;異常故障;智能定位系統

0引言

隨著自動化控制技術和計算機技術的快速發展，大量的醫療電子設備不斷替代人工，實現了智能醫療診斷和檢查。在現代醫療中，心電監護儀作為護理急救監護儀器，它是醫院的常用醫療設備，心電監護儀能實現對病人的實時心電監護和診斷，在急救、心電檢測、病理診斷等領域中都發揮了重要的價值。心電監護儀在患者疾病發展或愈合過程能實現對心電動態監護和信息分析，結合現代數據分析和頻譜分析方法，實現對病人的心電病理特征分析，提高臨床治療的效率，可見，現代心電監護儀在臨床診斷中發揮中要作用［1］。而今，心電監護儀已被廣泛應用于重癥監護室、手術室、普通病房等臨床領域中，智能心電監護儀采用心電數據傳感器進行信息采集，對采集的心電信息進行智能信息處理，是吸納對患者的心理、血壓、血氧飽和度等方面的監測，心電監護儀在現代醫療護理中發揮巨大作用，確保心電監護儀的穩定可靠工作具有重要意義［2］。心電監護儀作為常用的護理和急救監護儀器設備，監護儀的工況直接影響醫療診斷結果及病人的心身安全，而當前心電監護儀的設計過程中存在智能故障診斷性不好和故障定位實時性不高等問題，需要對心電監護儀的故障進行智能判斷和分析，結合自動化的模式識別技術，進行心電監護儀的故障分析，確保心電監護儀的工況穩定性，提高故障分析能力，從而達到心電實時監護的臨床效果［3］。

傳統方法中，對心電監護儀異常故障智能定位方法主要采用人工診斷方法、專家系統診斷方法、頻譜特征檢測方法等，通過實時電路分析和心電頻譜信號分析，進行故障檢測和定位，其中，文獻［4］中提出一種基于神經網絡算法的心電監護儀異常故障診斷方法。采用多傳感器量化融合方法進行心電監護儀的關聯信息采集，提取心電監護儀輸出心電信號的時頻特征量，結合高階統計分析方法進行故障定位，但該方法進行心電監護儀故障檢測的實時性不好，自適應能力不強，文獻［5］中提出一種基于相空間重構和K－L變換的心電監護儀故障檢測方法，采用相空間重構提取心電監護儀的高維特征量，采用K－L壓縮器進行特征降維，提高了心電監護儀的故障特征分辨能力，但該方法進行心電監護儀故障檢測中的智能定位性不好;文獻［6］中提出一種基于模糊控制和嵌入式DSP控制的心電監護儀的故障特征檢測方法，結合模糊C均值聚類分析，實現對心電監護儀的故障特征提取，該方法進行心電監護儀異常故障數據挖掘的全局穩定性不好。針對上述問題，本文提出一種基于頻譜特征分析和嵌入式設計的醫療護理中心電監護儀異常故障智能定位系統設計方法。采用頻譜特征分析方法進行心電監護儀的譜特征采集，采用AD頻譜分析方法進行心電圖譜特征采樣，對采樣的心電圖譜特征進行時頻轉換和故障特征提取。基于ARM嵌入式設計方案進行故障定位系統的硬件設計，設計的心電監護儀異常故障智能定位系統的硬件模塊有上位機模塊、數模轉換模塊、信息處理模塊和人機交互模塊，采用自動化模式識別方法進行心電監護儀異常故障特征分析，在人機交互模塊中進行故障定位分析。最后進行仿真試驗分析，展示了本文方法在提高心電監護儀異常故障智能定位中的優越性能。

1心電監護儀的故障信息采集和總體結構構架

1.1心電監護儀故障數據量化采集為了實現對心電監護儀各類故障的有效檢測和診斷，采用AD傳感器和智能頻譜分析方法，進行多傳感的量化融合跟蹤識別，進行心電監護儀的關聯信息采集，提取心電監護儀輸入到智能信息處理中心的心電監護信號，采用物聯網技術進行心電監護儀的網絡覆蓋和智能通信調度，結合多模智能控制方法進行心電監護儀的智能信息處理，提高信息的集成處理和智能分析控制能力。為了提高故障檢測的智能性，采用多傳感器組網方法，對采集的心電監護特征信息進行大數據融合和智能信息調度，采用頻譜分析和譜特征分析方法，進行心電監護儀的故障定位和智能識別［7］。采用ARM嵌入式設計方法進行心電監護儀的異常故障定位特征分析，采用總線傳輸和智能調度方法，進行心電監護儀的故障特征數據的輸出總線集成處理，在應用程序加載模塊進行心電監護儀的輸出故障信號的智能定位，采用內核控制和檢波識別方法，實現對心電監護儀的射頻信息分析和特征采樣。在心電監護儀的人機交互端口，采用集成控制的程序加載系統進行心電監護儀的故障特征分析，提取心電監護儀輸出故障的特征信號，采用低電復位方法進行心電監護儀的掉電復位處理，實現心電監護儀的故障異常判斷和高分辨智能識別［8］。根據上述設計原理，得知進行心電監護儀故障數據量化采集設計是基礎，構建心電監護儀的故障信息數據采集的總體結構模型心電監護儀的故障智能定位和數據采集模塊分為三層體系結構，采用物聯網的體系構建技術，進行心電監護信息采集和智能信息分析。三層結構體系分別為數據感知層、網絡鏈路層數據輸出層，結合智能檢測設備進行心電監護儀的原始數據采集，采集的心電監護儀的特征信息有血壓、脈搏以及血糖等特征量，對上述采集的心電監護儀物理信息特征量進行智能融合處理，在三層體系結構中進行集成信息處理和譜分析，采用可視化的頻譜分析技術實現對心電監護儀的臨床診斷特征分析，建立心電監護儀的底層數據管理模塊，進行心電監護儀的數據采集和中央集成處理，采用上位機模塊進行遠程通信，將心電監護儀的故障狀態和監測信息輸入到專家系統中，進行病理分析和智能診斷，提高心電監系統護儀的異常故障定位能力［9－11］。

1.2系統的總體設計構架及功能組成分析本文設計的心電監護儀異常故障智能定位系統采用三層體系構架，系統的底層模塊為感知層，采用血壓監測儀、心臟監護儀等智能儀器設備實現對心電監護的原始數據采集，采用ARM11CPUS3C6410作為心電監護儀的人機交互接口［12］，采用多個UART作為心電監護儀故障檢測系統的輸出端口，實現故障智能信息診斷，得到心電監護儀異常故障智能定位系統應用層的體系結構根據三層體系結構分析，進行心電監護儀異常故障智能定位系統的總體結構設計，ARM技術作為微處理器進行心電監護儀異常故障智能定位系統的集成控制，采用ARMCortex－M0處理器進行心電監護儀異常故障智能定位系統集成設計，構建時鐘電路和復位電路進行故障恢復和集成輸出控制，提高心電監護儀異常故障智能定位的實時診斷能力［13］，構建18位的控制指令進行多線程操作，采用低壓電源進行心電監護儀供電，在CRT顯示終端進行心電監護的頻譜特征分析和繪圖，根據頻譜分析結果進行故障分析，根據上述設計原理，得到本文設計的心電監護儀異常故障智能定位系統的總體結構。

2系統的硬件設計

根據上述總體設計構架，進行心電監護儀異常故障智能定位系統的模塊化設計，本文提出一種基于頻譜特征分析和嵌入式設計的醫療護理中心電監護儀異常故障智能定位系統設計方法，為了改善心電臨床護理的數據實時分析能力，采用低功耗的模式識別方法進行心電監護儀異常故障智能定位系統的智能視覺分析，采用頻譜特征分析方法案進行心電監護儀的譜特征采集［14］，采用AD頻譜分析方法進行心電圖譜特征采樣，本文設計的監護儀的智能故障特征分析的最大倍頻數為0－23V，心電監護的異常故障數據收發的內核頻率18位，頻譜分析的帶寬為120dB－200dB，采用多模控制方法進行監護儀自動控制和多線程控制，提高心電監護儀的異常故障定位識別精度。基于ARM嵌入式設計方案進行故障定位系統的硬件設計，本文設計的心電監護儀異常故障智能定位系統的硬件模塊有上位機模塊、數模轉換模塊、信息處理模塊和人機交互模塊等［15］，對各個主要功能模塊的硬件設計描述如下:

(1)上位機模塊。上位機模塊實現對心電圖譜特征的數據上床和遠程通信功能，采用時鐘精度為23.092KHz的嵌入式ARM芯片進行上位機模塊的集成總線設計，采用低功耗ARMCortex－M0處理器進行心電監護儀異常故障智能定位系統上位機模塊的程序加載和VIX總線輸出控制，采用PCI橋接芯片進行心電監護儀異常故障智能定位系統的程序編譯和交叉編譯，實現上位機模塊設計，設計電路。

(2)數模轉換模塊。數模轉換模塊是實現對心電監護儀異常故障智能定位系統的采集數據的頻譜分析和數模轉換功能，采用智能算法進行心電監護儀異常故障特征的譜特征分析，采用18位的控制指令進行心電監護儀的多線程加載和時鐘頻譜控制，采用ADSP－BF537作為外圍器件進行心電監護儀的故障AD時鐘采樣，將采集的AD信息輸入到集成信息處理模塊中，進行交叉編輯和程序分析，實現對病人的血壓、心電以及血糖等心電監護信息分析，為臨床診斷提供數據基礎，得到數模轉換模塊電路設計。

(3)集成信息處理模塊及人機交互模塊。集成信息處理模塊是整個心電監護儀異常故障智能定位系統的核心，并將采集的數據輸入到集成信息處理模塊中，采用ADM706芯片進行集成信息處理和智能控制，通過A/D轉換器和D/A轉換器實現心電監護儀異常故障智能定位系統的穩壓控制，在嵌入式環境下實現對集成信息處理模塊的指令讀寫和程序加載，得到集成信息處理模塊和人機交互模塊的集成電路設計

3實驗測試分析

在上述硬件設計的基礎上，采用MSP430F149嵌入式控制芯片進行心電監護儀異常故障智能定位系統的中央控制單元開發，實現整個系統的硬件開發和軟件設計。為測試本文設計的故障智能定位系統的應用性能，進行仿真實驗，實驗采用Matlab7進行異常故障智能定位的頻譜分析算法設計，在VisualDSP++環境下進行心電監護儀異常故障智能定位系統的硬件調試。構建心電監護儀異常故障智能定位系統的內核程序，得到監護儀異常監控的串口輸出為+FSR/2－7/2LSB，監護儀輸出得知，本文設計的系統對心電監護異常故障定位的智能性較好，消顫能力較強，提高心電監護的準確性和自動化水平。

4結語

本文研究醫療護理中的心電監護儀優化設計和智能故障定位問題，提出一種基于頻譜特征分析和嵌入式設計的醫療護理中心電監護儀異常故障智能定位系統設計方法。采用智能算法進行心電監護儀異常故障特征的譜特征分析，采用18位的控制指令進行心電監護儀的多線程加載和時鐘頻譜控制，對采樣的心電圖譜特征進行時頻轉換和故障特征提取。采用ARM嵌入式設計方案進行故障定位系統的硬件設計，對系統的上位機模塊、數模轉換模塊、信息處理模塊和人機交互模塊進行詳細設計描述，采用自動化模式識別方法進行心電監護儀異常故障特征分析，在人機交互模塊中進行故障定位分析。研究表明，采用本文方法進行心電監護儀異常故障定位的準確性較好，醫療護理的臨床實踐性較強，心電監護出現的故障和報警信息能及時反饋到護理中心，使心電監護儀更好的服務于臨床護理工作中，在醫療護理和心電交互中具有很好的應用價值。

參考文獻

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作者：劉雪 馮歡 單位：解放軍九七醫院放射介入治療科