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妊娠期高血压综合征(妊高征)是孕妇妊娠期特有的一种疾病,我国的发病率大约为9.4%,国外报道的发病率在7%~12%。该疾病给母婴健康带来了很大伤害,目前已经成为了妊娠期 孕妇和胎儿发病和死亡的主要原因之一。因此,如何有效地对妊高征进行预测和诊治,降低妊高征的发病率已经成为社会和家庭关注的焦点。 目前临床上预测妊高征的敏感指标主要是血管阻力和心排出量等血流动力学参数的变化。所以在亚临床阶段,对孕妇的血流动力学参数指标展开动态分析就可以实现妊高征的早期预测,有效降低妊高征的发病率。与此同时,随着科技的发展和进步,人们对现代医疗服务提出了更高的要求,孕妇希望孕期的医疗监护和检查能够更加便捷,可以实现妊高征的居家监护,移动互联网与医疗技术的结合为实现这种居家监护模式创造了可能。 本文针对妊高征的监测原理和妊高征居家监护的刚性需求,设计并实现了便携式居家妊高征患病监护系统,系统由硬件检测终端、智能手机端APP、云服务器端组成。本文设计开发了智能硬件检测终端,实现脉搏波信号的检测;提出了脉搏波信号消噪和特征点辨识算法实现了关键血流动力学参数的分析。开发了手机APP和云服务器软件,能够实时显示脉搏波曲线和波形参数计算结果,并支持云端数据存储。 本文主要完成了如下几个方面的内容: (1)硬件检测终端设计:设计并实现了可靠的脉搏波采集电路、信号前置调理电路、STM32微控制器电路、蓝牙 NFC传输电路和系统电源模块电路等。脉搏波采集电路中的传感器主要由压电薄膜组成,实现桡动脉处脉搏波的精确采集;信号前置调理电路用于脉搏信号的整形、放大和滤波等前置处理等;STM32微控制器电路完成整个系统的控制调度以及脉搏信号的A/D转换等;蓝牙NFC传输电路负责将A/D转换后的脉搏信号传输到手机终端;电源管理模块为整个系统提供所需的电压,保证系统的正常运行。 (2)脉搏波波形处理分析算法:设计了基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,简称EEMD)的消噪算法,有效抑制了噪声干扰;设计了五点差分阈值算法策略实现压力脉搏波特征点检测。通过脉搏波特征量值,参照心血管血流动力学模型公式计算心血管血流参数,实现妊高征患病风险的评估。 (3)智能手机端APP和云服务器管理软件:基于iOS智能手机,设计了APP软件,主要功能包括:波形显示与分析、通信管理和系统设置等。波形显示与分析模块主要包括检测波形和关键血流动力学参数的显示和分析,判断妊高征的发病可能;通信管理包括蓝牙通信管理和无线通信管理;云服务器管理完成对云服务器的架构设计和数据库的设计,通过设计合理的数据库表和字段,对手机APP上传的检测数据进行存储,实现云端数据的持久化保护和数据共享。 (4)系统测试与总结:对系统完成不同模块的测试和整体功能的测试,包括电源的功耗和蓝牙的传输性能等。通过测试结果对整个系统的功能设计进行总结,提出了改进思路。 本文所设计的基于智能手机的掌上型孕妇妊高征监测系统,依据血流动力学检测妊高征原理,实现了硬件检测终端、手机APP和云服务器紧密结合的智慧医疗模式,为孕妇提供了一种妊高征居家监护的解决方案,方便了孕妇妊高征的患病检测,对降低妊高征的发病率有着重要的意义。