基于ZigBee的ICU病房实时监护系统设计

　1 引言

　　重症监护病房 (intensive care unit，ICU)是现代医院对重症患者进行监护治疗等医疗活动的重要临床科室。 ICU 临床工作者关心的首要问题，是患者当前的状态是否会危及到生命。重症病房中患者产生的医疗信息具有以下几方面的特殊性：信息管理的实时性需求更为强烈;危重患者病情变化快，必须及时记录、反馈并采取紧急处置措施;可采集的数字化信息更加繁多;危重患者在监测、治疗过程中所使用的现代监护设备(监护仪、呼吸机等)都是智能化的数字设备，其产生的信息可以直接为医院信息系统所利用;共享集成数据更为迫切。 由于病情复杂，对各种检验、检查结果及监护数据的依赖性更大，必须对所有的数据做到有效集成、灵活调用才能达到救治目的[1-4]。目前，ICU 对生理参数的检测大多数采用有线传感器，且功能单一，体积庞大，在很大程度上限制了医生实施各种治疗操作。然而，新兴的短距离无线通讯技术为解决以上问题带来了新的手段。 ZigBee 作为一种供固定或移动设备使用的、低复杂度、低成本和低功耗的低速率无线连接技术[2]，非常适合组建穿戴式监护的前端无线传感网络，可以大大减少危重患者身上的电缆连线，便于对患者进行各种治疗。 本项目研制了基于 ZigBee 技术的贴身式生理参数检测传感器网络系统，可实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数，并通过病床边的监护基站将患者的生理信息实时发送到监护中心站，便于医护人员了解患者的相关生命体征信息，检查病情。

　　2 系统总体设计

　　该系统包括 3 个模块，分别为生理数据采集模块、监护基站和监护中心站。传感器采集患者的生理信号，包括心电、脉搏、血氧饱和度、血压、呼吸率等，并把它们转换为电信号。因为传感器输出的电信号通常很弱，并且包含大量的噪声信号，所以要有信号预处理装置。信号预处理装置对电信号进行放大、滤波、隔离等预处理，然后再将信号传送到 ZigBee 模块。 ZigBee 模块的主要功能是将模拟信号转换为数字信号，此外还有放大、采样保持、多路复用等功能，同时将数字信号送入基于 ZigBee 技术的射频(RF)发射器。 在监护基站处配有基于 ZigBee 技术的 RF 接收器，此接收器将接收到的生理信号通过 USB 接口发送到监护基站上。基站对发送来的各生理数据进行滤波、去噪等预处理后，暂存于自身的存储器中，并对各参数进行波形显示，以供医护人员巡查时观察患者的生理状态。基站还承担对数据进行分析和特征提取的工作，当检测到生理参数出现异常时， 向监护中心站发出报警信号。 监护中心站置于护士值班室，护士在值班室就可以通过监护中心站观察各个病床的患者生命体征，此外监护中心站还对患者信息进行管理。系统总体框图如图 1 所示。