工控機下的移動網(wǎng)絡(luò)心電工作站應(yīng)用

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摘要：目的：本文研制了一種基于工控機的新型移動式心電工作站，來滿足臨床醫(yī)護的實際需求。方法：采用工控機作為核心主機與工業(yè)觸控顯示器、有線心電采集器、UPS電源、無線網(wǎng)、專用臺車構(gòu)成一臺智能心電工作站系統(tǒng)。并詳細介紹了該系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成。結(jié)果：在臨床應(yīng)用中，充分體現(xiàn)了該機超強的穩(wěn)定性、適應(yīng)長時間工作的特點，取得了顯著效果。結(jié)論：以工控機為核心的心電工作站很好地解決了臨床工作中問題，優(yōu)勢明顯，值得開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞：心電圖；工控機；心電工作站；心電網(wǎng)絡(luò)

近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日趨完善，醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)得到迅速發(fā)展[1]，特別是無線網(wǎng)絡(luò)（WIFI）技術(shù)的深入應(yīng)用，使心電圖發(fā)展進入到“高速公路”時代，同步、精準、快速地傳遞心電資料，體現(xiàn)了“時間就是生命”的真諦。而現(xiàn)用的心電工作站越來越不適應(yīng)實際工作要求，尤其在急診科與心內(nèi)科表現(xiàn)最明顯，伴隨著工控機在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，研制一種新型實用的移動心電工作站來滿足臨床的需要就顯得十分必要。

1.背景材料

本院心電網(wǎng)絡(luò)使用已六年多，深刻體會到硬件與軟件的兼容性非常重要，尤其是硬件的選取?，F(xiàn)用工作站采用聯(lián)想家用或商用平板電腦作為平臺，雖然實現(xiàn)了移動和網(wǎng)絡(luò)智能的功能，但不是專為心電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配套設(shè)計用的，隨著應(yīng)用的發(fā)展，需要外接身份證刷卡器、有線放大器采集器、鼠標(biāo)等設(shè)備。而設(shè)備只有一個USB2.0接口，無法功能擴展，只能采用集線器方式解決，但實際使用中經(jīng)常燒毀集線器，故障頻發(fā)。該平板電腦適應(yīng)病房頻繁移動的環(huán)境能力較差，抗干擾不強、穩(wěn)定性也不好，長期運行存在“卡、慢、死機”等現(xiàn)象；電池存電量少，待機續(xù)航時間短，觸控操作不便，體現(xiàn)不了時效性。而工控機近年來在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用越來越成熟（所謂工控機，就是工業(yè)控制計算機，具備電腦的一切功能和屬性）由于具有環(huán)境適應(yīng)性好、抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性強、功耗低、可視化強，開放性、兼容性好，易于聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)勢和特點[2]，已在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域得到了長足發(fā)展。鑒于此我們研制了一種基于工控機的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的心電工作站。

2.該工作站系統(tǒng)構(gòu)成和特點

2.1工作站系統(tǒng)硬件組成

工控機主機、工業(yè)觸控顯示器、有線式心電采集器、無線網(wǎng)、電源模塊、附件（四肢電極、夾胸電極、導(dǎo)聯(lián)線）、專用臺車構(gòu)成，結(jié)構(gòu)圖見圖1。

2.1.1工控主機主要參數(shù)①CPUIntel四核四線程J190022NM處理器，主頻2.0GHz，睿頻2.4GHz，TAP功耗10W；②視頻輸出HDMI1.4接口1個VGA；音頻1×SPK+1×MIC，HDMI支持5.1聲道；③硬盤60GSSD固態(tài)硬盤；內(nèi)存4GDDR3；④USB接口1×USB3.04×USB2.0；WIFI2.4G/5G雙頻WIFI300M；1個千兆網(wǎng)口；⑤電源12V3ADC；⑥大小175mm×125mm×37mm；重量約500g；該機支持win10/win7系統(tǒng)，開機時間<10s，通過安裝還原軟件，保證每一次開機都恢復(fù)到預(yù)設(shè)狀態(tài)，保護硬盤數(shù)據(jù)及文件安全，同時避免主機因長時間運行產(chǎn)生緩存文件過多而造成系統(tǒng)的卡頓問題。

2.1.2觸控一體工業(yè)顯示器①尺寸10.4寸；屏幕比例4:3；分辨率800×600；觸摸屏電容屏；②工作溫度-15˚C~60˚C；功率約35W；供電方式12V4ADC；該顯示器支持10點電容觸摸功能，電容觸摸>5000萬次，支持7×24h運行。

2.1.3有線式心電采集器型號DMS300-BTTO2電源5.0VDC。

2.1.4電源模塊①容量1000VA/600W峰值功率600W；②輸入電壓165~176V，頻率50Hz輸出（市電模式195~255VC±1%），電池模式220VAC±10%；③使用環(huán)境：濕度0%~90%，溫度0~40˚C，噪音<40db，重量5.7kg；④電池12V9AH充電時間6h；電源UPS為工控主機和顯示器提供工作電源。

2.2工作站系統(tǒng)軟件組成

操作系統(tǒng)采用windows10；心電軟件采用DMS4.0版與心電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相一致；有線放大器驅(qū)動程序采用DMS3.4版。

2.3本工作站具備的特點

操作系統(tǒng)Windows10易學(xué)易用，擁有多個USB接口，便于功能擴展。該系統(tǒng)功耗低，散熱性能好，穩(wěn)定可靠，具有防塵、防振、抗電磁、耐高低溫特征。數(shù)據(jù)采集精準，波形清晰。支持7×24h不間斷運行，續(xù)航能力強大。適應(yīng)無線網(wǎng)WIFI數(shù)據(jù)傳輸，易于網(wǎng)絡(luò)化。顯示界面友好，可視化強，適合一人獨立操作。

3.系統(tǒng)調(diào)試與檢測

3.1經(jīng)過軟硬件的設(shè)計和選材，完成了整體構(gòu)架，但是還需經(jīng)過必要的調(diào)試和分析才能進一步完善該系統(tǒng)。為檢驗各模塊是否按要求進行正常工作，借助萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器以及示波器來進行檢測，通過測試結(jié)果完成對各個模塊完成功能的評估[3]，結(jié)果完全符合設(shè)計要求。對整體系統(tǒng)測試，使用SKX-2000型心電信號模擬器進行多項目、多參數(shù)校準測試。該模擬器12導(dǎo)聯(lián)輸出，可輸入校準波形、方波、尖角波形、正弦波、心電波形等5種測試波形，同時顯示信號的幅度、頻率、心率或周期等參數(shù)[4]。輸入的具體參數(shù)如下：（1）校準波形：心率60bpm幅度1.00mv寬度100ms；（2）方波：頻率1.0Hz幅度1.00mv；（3）尖角波形：心率75bpm幅度1.00mv方向上；（4）正弦波：頻率10Hz幅度1.00mv偏置電壓10mv；（5）心電波形：普通心電60bpm；經(jīng)過以上參數(shù)測試該系統(tǒng)各項技術(shù)指標(biāo)完全符合國家標(biāo)準，為進一步臨床試驗打下了良好基礎(chǔ)，確保了采集數(shù)據(jù)的準確性。

3.2利用本文設(shè)計的心電圖工作站分別對不同年齡性別的人群進行了測試，均能顯示清晰的ECG波形，并能夠準確地顯示心率，抗干擾能力強.為了更好地驗證系統(tǒng)的準確性，還利用了MIT/BIH數(shù)據(jù)庫中的ECG數(shù)據(jù)作為輸入，進行驗證[5]，結(jié)果如表1所示。經(jīng)過模擬和實踐兩方面測試，驗證了本系統(tǒng)硬件的選擇與軟件應(yīng)用的完美融合，兼容性好，心電數(shù)據(jù)采集精準，抗干擾能力強，與標(biāo)準12導(dǎo)聯(lián)心電圖機檢測的心電圖對比無明顯差異[6]，數(shù)據(jù)通過WIFI傳遞流暢，完全滿足臨床診斷的要求，達到了設(shè)計目標(biāo)。

4.結(jié)論

本文研制的基于工控機的移動工作站，充分發(fā)揮了工控機的優(yōu)點，使工作站成為醫(yī)生的好幫手，解決了原工作站故障率高的問題。該工作站結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、移動穩(wěn)重、功耗低、低噪聲及抗干擾強[7]，適應(yīng)長時間工作的特點。達到了設(shè)計要求。

參考文獻

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作者：辛勝昌 單位：德州市人民醫(yī)院器械科