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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，來滿足臨床醫護的實際需求。方法：采用工控機作為核心主機與工業觸控顯示器、有線心電采集器、UPS電源、無線網、專用臺車構成一臺智能心電工作站系統。并詳細介紹了該系統的軟硬件構成。結果：在臨床應用中，充分體現了該機超強的穩定性、適應長時間工作的特點，取得了顯著效果。結論：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，優勢明顯，值得開發利用。

關鍵詞：心電圖；工控機；心電工作站；心電網絡

近年來，隨著數字化技術發展及網絡技術日趨完善，醫院網絡信息化建設得到迅速發展[1]，特別是無線網絡（WIFI）技術的深入應用，使心電圖發展進入到“高速公路”時代，同步、精準、快速地傳遞心電資料，體現了“時間就是生命”的真諦。而現用的心電工作站越來越不適應實際工作要求，尤其在急診科與心內科表現最明顯，伴隨著工控機在醫療設備領域的廣泛應用，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

本院心電網絡使用已六年多，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用工作站采用聯想家用或商用平板電腦作為平臺，雖然實現了移動和網絡智能的功能，但不是專為心電網絡系統配套設計用的，隨著應用的發展，需要外接身份證刷卡器、有線放大器采集器、鼠標等設備。而設備只有一個USB2.0接口，無法功能擴展，只能采用集線器方式解決，但實際使用中經常燒毀集線器，故障頻發。該平板電腦適應病房頻繁移動的環境能力較差，抗干擾不強、穩定性也不好，長期運行存在“卡、慢、死機”等現象；電池存電量少，待機續航時間短，觸控操作不便，體現不了時效性。而工控機近年來在醫療設備領域的應用越來越成熟（所謂工控機，就是工業控制計算機，具備電腦的一切功能和屬性）由于具有環境適應性好、抗干擾能力強、可靠性高、穩定性強、功耗低、可視化強，開放性、兼容性好，易于聯網等優勢和特點[2]，已在醫療設備領域得到了長足發展。鑒于此我們研制了一種基于工控機的移動互聯網技術的心電工作站。

2.該工作站系統構成和特點

2.1工作站系統硬件組成

工控機主機、工業觸控顯示器、有線式心電采集器、無線網、電源模塊、附件（四肢電極、夾胸電極、導聯線）、專用臺車構成，結構圖見圖1。

2.1.1工控主機主要參數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固態硬盤；內存4GDDR3；④USB接口1×USB3.04×USB2.0；WIFI2.4G/5G雙頻WIFI300M；1個千兆網口；⑤電源12V3ADC；⑥大小175mm×125mm×37mm；重量約500g；該機支持win10/win7系統，開機時間<10s，通過安裝還原軟件，保證每一次開機都恢復到預設狀態，保護硬盤數據及文件安全，同時避免主機因長時間運行產生緩存文件過多而造成系統的卡頓問題。

2.1.2觸控一體工業顯示器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工作站系統軟件組成

操作系統采用windows10；心電軟件采用DMS4.0版與心電網絡系統相一致；有線放大器驅動程序采用DMS3.4版。

2.3本工作站具備的特點

操作系統Windows10易學易用，擁有多個USB接口，便于功能擴展。該系統功耗低，散熱性能好，穩定可靠，具有防塵、防振、抗電磁、耐高低溫特征。數據采集精準，波形清晰。支持7×24h不間斷運行，續航能力強大。適應無線網WIFI數據傳輸，易于網絡化。顯示界面友好，可視化強，適合一人獨立操作。

3.系統調試與檢測

3.1經過軟硬件的設計和選材，完成了整體構架，但是還需經過必要的調試和分析才能進一步完善該系統。為檢驗各模塊是否按要求進行正常工作，借助萬用表、函數信號發生器以及示波器來進行檢測，通過測試結果完成對各個模塊完成功能的評估[3]，結果完全符合設計要求。對整體系統測試，使用SKX-2000型心電信號模擬器進行多項目、多參數校準測試。該模擬器12導聯輸出，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[4]。輸入的具體參數如下：（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；經過以上參數測試該系統各項技術指標完全符合國家標準，為進一步臨床試驗打下了良好基礎，確保了采集數據的準確性。

3.2利用本文設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的準確性，還利用了MIT/BIH數據庫中的ECG數據作為輸入，進行驗證[5]，結果如表1所示。經過模擬和實踐兩方面測試，驗證了本系統硬件的選擇與軟件應用的完美融合，兼容性好，心電數據采集精準，抗干擾能力強，與標準12導聯心電圖機檢測的心電圖對比無明顯差異[6]，數據通過WIFI傳遞流暢，完全滿足臨床診斷的要求，達到了設計目標。

4.結論

本文研制的基于工控機的移動工作站，充分發揮了工控機的優點，使工作站成為醫生的好幫手，解決了原工作站故障率高的問題。該工作站結構簡單、操作方便、移動穩重、功耗低、低噪聲及抗干擾強[7]，適應長時間工作的特點。達到了設計要求。

參考文獻

[1]楊春麗,楊興艷.心電圖院內網絡系統在心電圖臨床教學中的應用體會[J].中國繼續醫學教育,2018,32(3):85-87.

[2]陳爽,姜帥臣,張晨.基于STM32便攜式心電圖儀的設計[J].物聯網技術,2016,6(9):26-28.

[3]武利珍.基于STM32的便攜式心電圖儀設計與實現[D].杭州電子科技大學,2009.

[4]辛勝昌.探討網絡心電質量控制的方法與措施[J].中國醫療器械信息,2019,25(5):172-173.

[5]曹柏榮,曹琪.基于單片機的便攜式心電圖儀的研究[J].微計算機信息,2006,22(5):38-40.

[6]龔雪容.基于M•CORE微控制器的便攜式心電圖儀的硬件設計與實現[D].中國人民解放軍信息工程大學,2003.

[7]何超文,馮智毅.基于ADS1298的便攜式心電采集卡的設計[J].中國醫療設備,2019,34(10):49-52.

作者：辛勝昌 單位：德州市人民醫院器械科