基于移动通信技术的远程实时心电监护系统设计

基于移动通信技术的远程实时心电监护系统设计

论文题目: 基于移动通信技术的远程实时心电监护系统设计

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物医学工程

作者: 丁明石

导师: 吕扬生

关键词: 远程心电监护,监护终端,移动通信,隐马尔可夫模型,数字签名,高级加密标准

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着经济的发展和技术的进步,人们对心电监护服务提出新的要求,希望能不受时间和地点的限制就能获得医疗服务。而现有的远程医疗系统无法满足这种需求。为了解决这个问题,本文提出了一套完整的解决方案:由便携监护终端对患者进行24小时监护,终端通过移动通信网向服务器提交监护数据,监护中心的医生和患者进行语音和短信通信,为患者提供实时医疗服务。因此本文在移动终端设计、心电自动分析、监护数据提交、医疗服务模式等方面进行了研究。本文的主要内容和创新点体现在:1、提出了一种基于移动通讯网的远程心电监护系统及其医疗服务模式的概念。2、实现了初步满足上述概念要求的移动远程心电监护系统。其中的便携监护终端是一种在充分调研基础上完成的全新设计,具有心电采集分析、存储和移动通信的功能。3、探讨了采用隐马尔可夫过程模型对心电信号进行逐搏的子结构分割,并引入格型结构随机梯度算法来对心电特征波建模。在处理方法上,采用心电特征波形的微分结果进行建模,有效的降低了AR模型的阶次,减少了计算量。4、在综合多种标准的基础上,设计了远程心电数据提交协议,规定了数据结构定义、安全性管理和链路管理机制。特别是在安全性管理上,提出了一种复合加密措施,利用MD5与AES混合加密处理,这在以前的心电数据传输协议中鲜有提及。此外还根据Consensus的混合集成理论设计一套针对心电监护者终端的多级心电波形异常报警方案;参照DICOM中信息对象模型,完成监护数据库的数据库结构设计与实现。目前,已完成监护终端初样的试制,并对终端性能进行了测试,基本满足预定要求。此外采用标准数据库对心电算法进行了测试和验证,也取得较好的效果。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 远程医疗技术发展概况

1.2 移动无线远程医疗发展概况

1.3 移动远程心电监护系统概念

1.3.1 我国对移动远程心电监护系统的社会需求

1.3.2 移动远程心电监护系统的服务模式

1.4 论文主要内容和创新点

第二章 远程移动心电监护系统的解决方案

2.1 系统解决方案

2.1.1 影响解决方案可行性的因素

2.1.2 移动心电监护系统方案概述

2.1.2.1 监护终端结构

2.1.2.2 网络结构和协议族

2.1.2.3 监护中心服务器功能设计

2.2 移动心电监护终端系统架构的选择

2.3 移动心电监护终端系统构架

2.3.1 终端总体结构

2.3.2 主控模块

2.3.3 信号采集和分析模块

2.3.4 移动通信模块

2.3.5 电源模块

2.4 小结

第三章 基于隐马尔科夫过程的ECG 分类

3.1 ECG 自动分析技术研究现状

3.2 隐马尔科夫模型

3.2.1 隐马尔科夫(HMM)模型统计特性

3.2.2 建模方法

3.2.2.1 确定状态序列(Viterbi 算法)

3.2.2.2 优化模型参数(Baum-Welch 算法)

3.3 ECG 信号的隐马尔科夫模型

3.3.1 ECG 信号发生的生理机制

3.3.2 ECG 信号的HMM 建模

3.3.2.1 建模任务

3.3.2.2 在给定状态下ECG信号的AR建模方法

3.3.2.3 状态识别

3.4 ECG的混合分析方案

3.4.1 ECG 信号特征集

3.4.2 基于多方案集成的ECG 信号分类

3.5 ECG实验数据集及预处理结果

3.6 试验结果及分析

3.7 小结

第四章 远程心电监护系统的数据模型与安全性设计

4.1 心电数据结构标准化技术简介

4.2 心电数据的数据结构

4.3 监护中心服务器数据库信息模型

4.3.1 基本语音音频信息对象定义

4.3.2 Ambulary ECG 的信息对象定义

4.4 数据提交的安全性实现

4.4.1 MD5 算法介绍和实现

4.4.2 AES 加密算法

4.4.3 混合加密方案

4.5 小结

第五章 基于移动通信的心电数据传输过程

5.1 移动远程心电传输协议体系结构设计

5.2 基于GPRS 的嵌入式TCP/IP 传输协议族的实现

5.2.1 物理层实现

5.2.2 数据链路层实现

5.2.3 网络传输层的实现

5.3 监护终端上实现的应用层流程设计(传输函数)

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢

发布时间: 2006-05-24

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