姜紅　于鋒　劉桂芳

摘要：本文中主要介紹了在.NET的框架下通過(guò)Windows的服務(wù)和多線程的技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的心電監(jiān)測(cè)，將多線程技術(shù)和.NET靈活結(jié)合，通過(guò)windows的串口擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)多端口對(duì)心電同時(shí)監(jiān)測(cè)的遠(yuǎn)端傳輸請(qǐng)求等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)心電數(shù)據(jù)無(wú)失真的傳輸和接收，有效的提高資源的利用率以及對(duì)遠(yuǎn)程的心電診斷性能的整體提升。

關(guān)鍵詞：多線程；串口通信；遠(yuǎn)程醫(yī)療

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展較為迅猛，應(yīng)用到醫(yī)學(xué)臨床研究中，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的引入，對(duì)于實(shí)時(shí)觀察了解患者的各項(xiàng)指標(biāo)具有重要意義，對(duì)于指導(dǎo)臨床治療具有較高價(jià)值，本文主要研究基于多線程技術(shù)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作，為推廣應(yīng)用提供參考。

1關(guān)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1概述 實(shí)時(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)或者通信系統(tǒng)最基本的要求和關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是實(shí)時(shí)性，特別是將系統(tǒng)應(yīng)用到對(duì)人體的健康參數(shù)監(jiān)測(cè)方面，對(duì)實(shí)時(shí)性的要求更高，而遠(yuǎn)程的心電監(jiān)護(hù)則是把對(duì)患者的心電圖監(jiān)測(cè)設(shè)備留在患者的家中，需要監(jiān)測(cè)記錄患者的即時(shí)的心電圖時(shí)，需要通過(guò)撥號(hào)傳輸將檢測(cè)結(jié)果傳送到醫(yī)院的接收中心。遠(yuǎn)程的心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成部分包括用戶端的心電記錄和傳輸儀器，另一端為醫(yī)院的接收中心，可以通過(guò)Modem將二者聯(lián)系起來(lái)，主要是接入到公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信[1]。這就克服傳統(tǒng)的調(diào)頻模擬電話在傳輸?shù)倪^(guò)程中存在的缺點(diǎn)，比如抗干擾的能力較弱導(dǎo)致信號(hào)失真。通過(guò)這和實(shí)時(shí)的通信系統(tǒng)，用戶的身體指標(biāo)，特別是心電指標(biāo)就可以在家利用電話準(zhǔn)確的傳送至醫(yī)院，及時(shí)的獲得到醫(yī)生診斷的信息等。

1.2問(wèn)題提出 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵是醫(yī)院的接收中心是如何快速的響應(yīng)并準(zhǔn)確無(wú)失真的對(duì)心電圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，這是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)心電進(jìn)行監(jiān)護(hù)核心技術(shù)。當(dāng)前，存在的問(wèn)題是電話網(wǎng)絡(luò)普遍的存在著工作站并發(fā)和接收的機(jī)制不完善，以至于工作站的投入數(shù)量較大，而且患者有時(shí)需要處在占線等待的狀態(tài)等問(wèn)題。本文則研究利用多線程的機(jī)制，探討解決問(wèn)題的方法。本文引入了win9X/NT，這個(gè)操作系統(tǒng)具有支持多任務(wù)同時(shí)操作的優(yōu)點(diǎn)，且每個(gè)進(jìn)程都是應(yīng)用程序獨(dú)立的執(zhí)行，進(jìn)程至少占一個(gè)線程，也就是主線程，同時(shí)，還能根據(jù)任務(wù)的需要快速的建立起其他多個(gè)線程。而多線程技術(shù)的應(yīng)用實(shí)際意義是進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中進(jìn)行多任務(wù)的擴(kuò)展，賦予代碼并行執(zhí)行，從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)CPU利用率，同時(shí)提高應(yīng)用程序響應(yīng)的能力，加快了通信程序處理信息的速度，成為數(shù)據(jù)通信首選的方案[2] 。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)Windows的服務(wù)，利用多線程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的心電接收服務(wù)。通過(guò)多串口擴(kuò)展板，每個(gè)工作站同時(shí)并行接收多路信號(hào)，且切信號(hào)之間互不干擾，獨(dú)立顯示在前臺(tái)接受分析，合理高效利用了系統(tǒng)資源，提高了平臺(tái)的工作效率以及系統(tǒng)的可靠性。

2在.NET的框架下Windows的服務(wù)以及多線程技術(shù)

關(guān)于Windows服務(wù)，以VB.NET為系統(tǒng)框架.通過(guò)Service Process空間創(chuàng)建服務(wù)類和方法以及屬性和異常事件等，其中Service Base為任何基于.NET服務(wù)的基類，然后對(duì)控制服務(wù)方法進(jìn)行分類，以O(shè)n Start （）或者On Stop （）表示，任何自定義服務(wù)需要對(duì)Service Base的類開(kāi)展繼承與重載。

關(guān)于多線程，需要處理好多個(gè)線程的有序性和高效性以及協(xié)作性的關(guān)系，確保更好的完成多個(gè)任務(wù)功能，通過(guò)在VB.NET框架中對(duì)多線程技術(shù)的模型進(jìn)行封裝，并在自由線程的進(jìn)程空間中命名System.Threading，大大簡(jiǎn)化線程控制的過(guò)程[3] 。導(dǎo)人命名空間，就可在主線程之上快速的創(chuàng)建起一個(gè)工作者的線程，然后對(duì)其工作進(jìn)行定義，確定線程的執(zhí)行方法。.NET框架可以提供同步處理線程的方案，通過(guò)在System.Threading和Enter prise Services等命名的空間中建立同步類，同時(shí)提供不同的策略：同步上下文和同步代碼區(qū)以及手控同步，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)同步訪問(wèn)，但是為了確保信息的安全，任何時(shí)刻只能夠允許一個(gè)線程對(duì)共享的資源進(jìn)行訪問(wèn)。

3基于多線程的Windows服務(wù)應(yīng)用

醫(yī)院的工作站主要運(yùn)行的軟件功能是遠(yuǎn)程的心電數(shù)據(jù)的接收，工作站包括電子病歷的管理和心電圖的診斷以及報(bào)告的管理模塊，工作站的后臺(tái)還有信息的接收以及存儲(chǔ)的軟件。前端以基于VB.NET實(shí)現(xiàn)的，而后臺(tái)的接收僅需要實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)患者心電資料的傳輸請(qǐng)求即可，最終完成可靠、無(wú)失真的數(shù)據(jù)傳輸并進(jìn)行保存，采用VB.NET編寫(xiě)基于多線程的Windows服務(wù)以實(shí)現(xiàn)此功能[4]。

一種新型服務(wù)應(yīng)用Hos-service類不僅繼承了.NET的系統(tǒng)System.Service Process.Service Base類，通過(guò)重新加載基本的方法On Start（）（啟動(dòng)），On Stop（）（結(jié)束）來(lái)控制服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)多線程服務(wù)，即啟動(dòng)服務(wù)之后，系統(tǒng)的多個(gè)串口對(duì)串口Modem信號(hào)進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測(cè)，因此，Hos-service設(shè)計(jì)出關(guān)鍵的兩個(gè)成員的變量：一是串口監(jiān)測(cè)類對(duì)象組，一類是一組線程變量。還有一種search-comm類，屬于自定義類，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)串口的監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)的接收功能。首先設(shè)計(jì)成員變量mrRs232（串口通信類RS232的實(shí)例），用于實(shí)現(xiàn)對(duì)串I=I的讀、寫(xiě)等操作；其它的成員變量主要用于保存與遠(yuǎn)端心電記錄設(shè)備的通信狀態(tài)及數(shù)據(jù)庫(kù)操作。成員方法有串口初始化、串口監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)保存、切斷鏈路、異常處理等。

search--comm類的功能實(shí)現(xiàn)search-comm類的核心功能是監(jiān)測(cè)串口，成員方法WaitModem按照通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端心電記錄傳輸設(shè)備的通信功能，并完成數(shù)據(jù)保存。串口資源的訪問(wèn)不存在互斥問(wèn)題，但多線程訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)就存在共享資源的互斥訪問(wèn)問(wèn)題了，利用.NET的同步鎖機(jī)制SyneLock。心電數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議系統(tǒng)采用類似于XMODEM一1K的專用通信協(xié)議，協(xié)議分為物理鏈路層、Holter協(xié)議層、數(shù)據(jù)包編解碼層。其中物理鏈路層實(shí)現(xiàn)Ivlodem撥號(hào)應(yīng)答，通信鏈路的建立；Holter協(xié)議層實(shí)現(xiàn)心電傳輸設(shè)備與PC機(jī)間的握手、通信；數(shù)據(jù)包編解碼層實(shí)現(xiàn)設(shè)備端編碼、打包、傳輸和PC機(jī)端服務(wù)軟件的數(shù)據(jù)接收、解碼、存盤(pán)。應(yīng)用該通信協(xié)議時(shí)，PC機(jī)為主導(dǎo)，而心電傳輸設(shè)備則根據(jù)其發(fā)出的命令信息進(jìn)行下一步的通信。通信線路接通后，PC機(jī)依次發(fā)送A2（獲取初始化信息）、A4（開(kāi)始接收心電數(shù)據(jù)）、A6（清空心電記錄設(shè)備）和A7（掛機(jī)）命令給單片機(jī)模塊，在發(fā)完A4命令，開(kāi)始接收ECG數(shù)據(jù)時(shí)，PC機(jī)分析數(shù)據(jù)包，正確則發(fā)送ACK請(qǐng)求發(fā)送下一包，一段數(shù)據(jù)接收完畢時(shí)，將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的文件；接收錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)送NAK請(qǐng)求重發(fā)。

總之，通過(guò)多線程的技術(shù)可以很好地對(duì)并發(fā)的多任務(wù)問(wèn)題進(jìn)行解決，不僅提高了資源的利用率以及系統(tǒng)整體的性能，而且拉近了醫(yī)患之間交流的距離。本文主要結(jié)合了遠(yuǎn)程進(jìn)行心電的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和實(shí)踐，講述了以.NET為框架之下開(kāi)展Windows的服務(wù)以及多線程核心技術(shù)和應(yīng)用的方法等，同時(shí)，使用VB.NET可以有效的實(shí)現(xiàn)多線程串行通信，為確保人體的參數(shù)在無(wú)失真的情況下準(zhǔn)確的進(jìn)行遠(yuǎn)程的傳輸提供行之有效方案與策略，一次為基礎(chǔ)更加有效的促進(jìn)醫(yī)療保健以及遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用與推廣。

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編輯/王海靜