蔣 科，徐 艷，李毅峰，張小雪，王 紅，李寶輝，王海霞，衛(wèi)曉陽(yáng)，金 朝，楊景慧，楊明浩

（空軍特色醫(yī)學(xué)中心，北京 100142）

0 引言

有研究表明，人體在正加速度（+Gz）作用下腦血流量下降、頭（眼）水平動(dòng)脈血壓降低，會(huì)導(dǎo)致大腦缺血、缺氧，進(jìn)而出現(xiàn)視力甚至意識(shí)的改變、喪失[1]。耳脈搏波監(jiān)測(cè)可以直觀反映飛行員載人離心機(jī)訓(xùn)練+Gz載荷作用時(shí)眼水平位置的血流強(qiáng)度和血流速率變化等信息，是目前飛行員在載人離心機(jī)訓(xùn)練時(shí)的常用監(jiān)測(cè)指標(biāo)。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道心率、頭部血氧等同樣是判斷過(guò)載致意識(shí)喪失的特征參數(shù)[2]，是載人離心機(jī)訓(xùn)練時(shí)特有的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)。外軍報(bào)道的飛行員載人離心機(jī)訓(xùn)練中由于+Gz作用導(dǎo)致意識(shí)喪失（G-induced loss of consciousness，G-LOC）的發(fā)生率為6.4%～34.9%[3-5]，而我軍飛行員載人離心機(jī)訓(xùn)練中的G-LOC發(fā)生率為5%[6]。因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛行員高載荷訓(xùn)練過(guò)程中的生理指標(biāo)變化，輔助載人離心機(jī)訓(xùn)練醫(yī)學(xué)指揮人員及時(shí)掌握醫(yī)學(xué)停機(jī)指征，對(duì)保證飛行員訓(xùn)練安全具有非常重要的意義[7]。

原有的載人離心機(jī)生理參數(shù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)軟件版本陳舊、監(jiān)測(cè)參數(shù)較少、分析功能不夠強(qiáng)大、人機(jī)交互操作不方便、界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)陋、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)擴(kuò)展性較差、軟件維護(hù)升級(jí)困難，為了解決以上問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一種新型載人離心機(jī)生理參數(shù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)軟件，可為載人離心機(jī)訓(xùn)練飛行員生理參數(shù)采集監(jiān)測(cè)提供更好的服務(wù)。

1 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

載人離心機(jī)生理參數(shù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)軟件主要由生理參數(shù)采集嵌入式軟件和生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件2個(gè)部分組成。生理參數(shù)采集嵌入式軟件主要實(shí)現(xiàn)耳脈搏波、血氧、心電、體溫、呼吸（胸阻抗法）、常規(guī)血壓共6項(xiàng)生理參數(shù)的采集傳輸和命令參數(shù)設(shè)置功能；生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、解析、顯示、存儲(chǔ)與分析功能。生理參數(shù)采集嵌入式軟件和生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信鏈路完成數(shù)據(jù)的交互。

1.1 生理參數(shù)采集嵌入式軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

生理參數(shù)采集嵌入式軟件采用Keil軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于多處理器的分工協(xié)同。該軟件采用主從模塊設(shè)計(jì)，主要由主控制功能模塊、多生理參數(shù)從模塊和串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊組成。其中，多生理參數(shù)從模塊包括心電、耳脈搏波、血壓、血氧、體溫、呼吸采集子模塊。各子模塊完成對(duì)生理參數(shù)信號(hào)的采集和處理，主控制模塊對(duì)采集、處理的各生理參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步、打包、封裝處理后利用傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議（transmission control protocol/internet protocol，TCP/IP）傳輸至生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件。生理參數(shù)采集嵌入式軟件框架如圖1所示。

圖1 生理參數(shù)采集嵌入式軟件框架

1.1.1 主控制模塊

該模塊是生理參數(shù)嵌入式采集軟件的主邏輯控制單元，負(fù)責(zé)對(duì)多生理參數(shù)從模塊進(jìn)行初始化、控制各個(gè)生理參數(shù)子模塊完成遠(yuǎn)程命令控制及采集數(shù)據(jù)的輸出。該模塊主要包括通信管理模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、命令處理模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊和配置管理模塊5個(gè)子模塊。

（1）通信管理模塊。該模塊按配置頻率向生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件發(fā)送生理參數(shù)及波形數(shù)據(jù)包，同時(shí)接收來(lái)自生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件的控制命令。

（2）數(shù)據(jù)解析模塊。該模塊解析數(shù)據(jù)包中的參數(shù)名、操作命令（如增益調(diào)整、采樣頻率調(diào)整等）、參數(shù)取值等。

（3）命令處理模塊。該模塊將參數(shù)名、操作命令、參數(shù)取值等按照協(xié)議形成執(zhí)行代碼，控制各處理器完成參數(shù)設(shè)置。

（4）數(shù)據(jù)編碼模塊。該模塊主要用于同步各個(gè)生理參數(shù)采集子模塊采集的數(shù)據(jù)，按數(shù)據(jù)協(xié)議封裝數(shù)據(jù)并傳輸?shù)酵ㄐ殴芾砟K。

（5）配置管理模塊。該模塊用于配置多生理參數(shù)從模塊運(yùn)行時(shí)所需要的參數(shù)（如IP地址、顯示通道以及報(bào)警參數(shù)設(shè)置等），將所有的配置參數(shù)保存在內(nèi)部flash中，以便下一次按照當(dāng)前的配置運(yùn)行。同時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)采集硬件的使用狀態(tài)，如心電電極是否脫落、血壓夾子是否脫落等。

1.1.2 多生理參數(shù)從模塊

該模塊主要實(shí)現(xiàn)心電、耳脈搏波、血氧、血壓、體溫和呼吸參數(shù)信號(hào)的采集、濾波處理及串口數(shù)據(jù)收發(fā)。其中耳脈搏波信號(hào)采集、處理使用STM32F405處理器，實(shí)現(xiàn)2路耳脈搏波信號(hào)的采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。血壓信號(hào)采集使用STM32F103處理器控制驅(qū)動(dòng)電路與采集電路完成袖帶打壓、泄壓控制及血壓參數(shù)采集。心電、血氧、呼吸和體溫信號(hào)的采集、處理使用CY8C5868處理器，并在該處理器上設(shè)計(jì)增益功能，實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)信號(hào)的放大與縮小。耳脈搏波信號(hào)采集電路和血壓信號(hào)采集電路為擴(kuò)展電路，采集到2路耳脈搏波信號(hào)和血壓信號(hào)后需要分別通過(guò)STM32F405和STM32F103串口把數(shù)據(jù)傳輸給CY8C5868處理器并與心電、血氧、呼吸和體溫完成數(shù)據(jù)同步后再通過(guò)CY8C5868串口發(fā)送給主控制模塊。

1.1.3 串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和斷開(kāi)狀態(tài)檢測(cè)和處理。該模塊啟動(dòng)后建立2個(gè)Socket通信接口，一個(gè)用于在網(wǎng)絡(luò)上廣播自身IP地址及端口的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（user datagram protocol，UDP）傳輸，另一個(gè)用于獲取控制命令和數(shù)據(jù)的傳輸控制協(xié)議（transmission control protocol，TCP）傳輸。生理參數(shù)采集嵌入式軟件僅支持一個(gè)TCP連接，當(dāng)設(shè)備建立TCP傳輸連接后，停止UDP廣播服務(wù)；若斷開(kāi)連接，生理參數(shù)采集設(shè)備重新啟動(dòng)UDP廣播服務(wù)，以便生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件與其建立連接。完成傳輸鏈路的建立后，該模塊通過(guò)串口接收來(lái)自主控制模塊發(fā)送的生理參數(shù)采集數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)封裝、加載TCP/IP字段，通過(guò)Socket接口將數(shù)據(jù)包發(fā)送至生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件。

1.1.4 工作流程

生理參數(shù)采集嵌入式軟件工作流程如圖2所示。生理參數(shù)采集設(shè)備上電后，主控制模塊啟動(dòng)并初始化通信管理模塊。首先由通信管理模塊接收生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件遠(yuǎn)程控制命令數(shù)據(jù)包；再通過(guò)數(shù)據(jù)解析模塊將數(shù)據(jù)包解析為控制命令和配置命令等，當(dāng)各生理參數(shù)采集子模塊接收數(shù)據(jù)傳輸命令后開(kāi)始采集發(fā)送數(shù)據(jù)到主控制模塊，由數(shù)據(jù)編碼模塊將數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式編碼后使用發(fā)送線程傳輸?shù)酵ㄐ殴芾砟K；最后由通信管理模塊的Socket建立的TCP/IP通道發(fā)送到生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件。

圖2 生理參數(shù)采集嵌入式軟件工作流程

1.2 生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件基于Windows系統(tǒng)，使用Visual Studio 2015開(kāi)發(fā)軟件開(kāi)發(fā)，由于需要處理多個(gè)任務(wù)，故采用多線程模型開(kāi)發(fā)[8-11]。該軟件采用模塊化分層設(shè)計(jì)，包括視圖層、功能模塊層、通信支撐層和輔助功能層4個(gè)功能層，如圖3所示。各功能層間設(shè)計(jì)遵循低耦合度設(shè)計(jì)，以方便軟件的功能維護(hù)以及未來(lái)的功能擴(kuò)展。

圖3 生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件架構(gòu)圖

（1）視圖層：采用.Net From窗口設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面中的生理參數(shù)波形、數(shù)字的實(shí)時(shí)顯示，數(shù)據(jù)分析界面中的波形、參數(shù)趨勢(shì)顯示，數(shù)據(jù)自動(dòng)回放界面中的數(shù)據(jù)全過(guò)程自動(dòng)回顧顯示，人員信息管理界面中的人員信息列表顯示，數(shù)據(jù)管理界面中的數(shù)據(jù)列表顯示以及參數(shù)配置界面中的配置參數(shù)顯示。

（2）功能模塊層：屬于核心層，采用面向?qū)ο蟮木幊趟枷脒M(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，降低各獨(dú)立功能模塊間的依賴關(guān)系，便于各個(gè)模塊間的功能升級(jí)與擴(kuò)展。該層主要實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、可視化展示、分析，采集設(shè)備管理以及與外部系統(tǒng)接口功能，便于其他業(yè)務(wù)功能模塊代碼重構(gòu)和擴(kuò)展應(yīng)用。

（3）通信支撐層：實(shí)現(xiàn)包括TCP通信、UDP通信、串口RS232通信功能，主要負(fù)責(zé)創(chuàng)建和銷毀Socket傳輸鏈路，實(shí)現(xiàn)控制命令的讀操作和數(shù)據(jù)采集寫(xiě)操作等邏輯流程。

（4）輔助功能層：LOG管理模塊實(shí)現(xiàn)用戶交互界面操作、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)通信等異常事件的日志管理，方便管理員及時(shí)掌握軟件運(yùn)行情況和軟件問(wèn)題的修復(fù)工作；配置管理模塊實(shí)現(xiàn)軟件與生理參數(shù)硬件采集設(shè)備IP、端口等遠(yuǎn)程訪問(wèn)設(shè)置；工具支持模塊支持Excel、Word模板的編輯、導(dǎo)入和導(dǎo)出；數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊用于配置本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)連接配置。

以實(shí)時(shí)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)典型工況為例，其各層之間的交互工作流程為：首先，生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件的通信管理模塊監(jiān)聽(tīng)并接收生理參數(shù)采集嵌入式軟件傳輸過(guò)來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包并去除IP地址信息部分，保留生理參數(shù)原始數(shù)據(jù)；然后，通信管理模塊將解析后的生理參數(shù)數(shù)據(jù)部分發(fā)送給功能模塊層的數(shù)據(jù)編解碼與解析模塊，按照約定的數(shù)據(jù)協(xié)議將數(shù)據(jù)包分成各個(gè)生理參數(shù)數(shù)據(jù)和波形；之后，數(shù)據(jù)編解碼與解析模塊將數(shù)字參數(shù)和波形數(shù)據(jù)按時(shí)間順序放入生理數(shù)據(jù)顯示模塊的顯示隊(duì)列中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，顯示配置模塊可對(duì)參數(shù)、波形的顯示順序和顯示范圍等進(jìn)行設(shè)置；接下來(lái)，通過(guò)生理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為約定存儲(chǔ)格式并生成存儲(chǔ)記錄；最后，生理數(shù)據(jù)回放模塊和生理數(shù)據(jù)分析模塊通過(guò)加載生成的存儲(chǔ)記錄可對(duì)存儲(chǔ)文件進(jìn)行離線數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)測(cè)量和趨勢(shì)分析。

1.2.2 功能模塊層設(shè)計(jì)

功能模塊層由生理數(shù)據(jù)顯示模塊、生理數(shù)據(jù)回放模塊、訓(xùn)練數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、生理數(shù)據(jù)分析模塊、顯示配置模塊、受試者管理模塊、數(shù)據(jù)編解碼與解析模塊、接口配置管理模塊和采集設(shè)備管理模塊等構(gòu)成。

（1）生理數(shù)據(jù)顯示模塊。該模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示生理參數(shù)采集嵌入式軟件接收到的生理參數(shù)數(shù)值與波形數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊下方“波形顯示”按鈕可顯示或隱藏對(duì)應(yīng)波形。同時(shí)可以點(diǎn)擊“波形顯示設(shè)置”快捷按鈕，在波形參數(shù)設(shè)置界面調(diào)整波形上下顯示順序，可將重點(diǎn)關(guān)注的波形放在界面的最上方顯示。另外，也可雙擊每條波形左側(cè)的坐標(biāo)軸，對(duì)坐標(biāo)軸的范圍進(jìn)行調(diào)整，防止基線漂移導(dǎo)致波形不能在當(dāng)前窗口顯示。還可右鍵點(diǎn)擊相應(yīng)波形選擇濾波方式或波形增益等設(shè)置。生理數(shù)據(jù)顯示界面如圖4所示。

圖4 生理數(shù)據(jù)顯示界面

（2）生理數(shù)據(jù)回放模塊。該模塊通過(guò)文件系統(tǒng)瀏覽選擇訓(xùn)練數(shù)據(jù)保存，當(dāng)數(shù)據(jù)文件加載后，可點(diǎn)擊“播放”按鈕，數(shù)據(jù)文件可按照實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的時(shí)間軸自動(dòng)回放數(shù)據(jù)，在自動(dòng)回放期間可點(diǎn)擊“暫?！辨I暫停波形移動(dòng)，然后點(diǎn)擊屏幕波形可顯示相應(yīng)時(shí)間位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的生理參數(shù)數(shù)值。另外，可通過(guò)拖拽播放進(jìn)度條快速瀏覽到想要查看的位置。生理數(shù)據(jù)回放界面如圖5所示。

圖5 生理數(shù)據(jù)回放界面

（3）訓(xùn)練數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。在生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行生理參數(shù)監(jiān)測(cè)時(shí)，可以保存訓(xùn)練數(shù)據(jù)，以“受試者名字-G值-YYYYMMDDHHMMSS.dat”命名格式保存文件。訓(xùn)練結(jié)束后，數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在本地，通過(guò)該模塊可查看文件信息和對(duì)文件進(jìn)行操作，包括查看文件名、文件大小，同時(shí)也可執(zhí)行數(shù)據(jù)回放和刪除文件等操作。

（4）生理數(shù)據(jù)分析模塊。該模塊用于分析過(guò)往保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要包括波形分析、趨勢(shì)分析、心電圖統(tǒng)計(jì)分析等，并可生成相應(yīng)的分析報(bào)告。波形分析時(shí)可點(diǎn)擊“下一頁(yè)”“上一頁(yè)”按鈕顯示不同時(shí)間下的波形變化，單擊波形可顯示當(dāng)下對(duì)應(yīng)時(shí)間的抗荷服壓力、呼吸面罩壓力、心率、呼吸率等數(shù)值參數(shù)；趨勢(shì)分析可以按照5、10、30 s等不同時(shí)間粒度進(jìn)行抗荷服壓力、呼吸面罩壓力、心率、呼吸率等趨勢(shì)顯示；心電圖統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程中的心搏總數(shù)、心動(dòng)過(guò)速、早搏等心率異常事件及最大心率、最小心率等參數(shù)。生理數(shù)據(jù)分析界面如圖6所示。

圖6 生理數(shù)據(jù)分析界面

（5）顯示配置模塊。該模塊可根據(jù)不同顯示器的屏幕大小和分辨力靈活配置屏幕顯示的波形通道數(shù)，也可根據(jù)訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)的目的配置重點(diǎn)需要顯示的波形；可以靈活配置波形和數(shù)字參數(shù)的顯示順序，可將重要的信息放在屏幕頂端或最易觀察到的位置；還可以配置波形顯示縱軸的坐標(biāo)范圍，防止波形超出顯示范圍而觀察不到波形，也可通過(guò)配置波形增益，調(diào)整波形顯示幅度值。

（6）受試者管理模塊。該模塊可對(duì)受試者信息進(jìn)行新增、刪除和修改等操作，也可通過(guò)模板將受試者基本信息批量導(dǎo)入該模塊，還可根據(jù)受試者基本信息查詢當(dāng)前受試者歷次載人離心機(jī)訓(xùn)練的生理數(shù)據(jù)。

（7）數(shù)據(jù)編解碼與解析模塊。該模塊實(shí)現(xiàn)TCP、UDP數(shù)據(jù)流解析和數(shù)據(jù)編碼功能。數(shù)據(jù)流解析實(shí)現(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包頭和包尾去除后、將數(shù)據(jù)流體分解成心電、脈搏波波形、心率、體溫、呼吸等數(shù)字參數(shù)。數(shù)據(jù)編碼實(shí)現(xiàn)將生理參數(shù)采集設(shè)備控制命令進(jìn)行命令協(xié)議封裝和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝后發(fā)送到遠(yuǎn)端心電、血氧、體溫等采集設(shè)備進(jìn)行控制參數(shù)設(shè)置。

（8）接口配置管理模塊。該模塊主要是配置外部接口的參數(shù)，如生理參數(shù)采集設(shè)備的IP地址和通信端口號(hào)，并將這些網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)保存在xml文件中。軟件啟動(dòng)后，加載該xml文件可將原來(lái)配置好的參數(shù)讀入，不用進(jìn)行二次配置。

（9）采集設(shè)備管理模塊。生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件在與生理參數(shù)采集嵌入式軟件連接前需要正確設(shè)置連接參數(shù)，通過(guò)設(shè)置導(dǎo)聯(lián)模式來(lái)接收相應(yīng)導(dǎo)聯(lián)的心電數(shù)據(jù)。另外，還可以設(shè)置心電、呼吸波形增益參數(shù)，根據(jù)波形幅值變化適當(dāng)調(diào)整顯示幅度值。生理參數(shù)采集設(shè)備參數(shù)管理界面如圖7所示。

圖7 生理參數(shù)采集設(shè)備參數(shù)管理界面

1.2.3 運(yùn)行模式

生理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件采用多線程結(jié)構(gòu)，分為2種運(yùn)行模式：訓(xùn)練模式和分析模式。訓(xùn)練模式下通信線程建立設(shè)備命令隊(duì)列和設(shè)備數(shù)據(jù)隊(duì)列，設(shè)備命令隊(duì)列暫存要執(zhí)行的設(shè)備控制命令，設(shè)備數(shù)據(jù)隊(duì)列暫存接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。設(shè)備命令處理線程和設(shè)備數(shù)據(jù)處理線程按隊(duì)列順序去執(zhí)行相應(yīng)操作，如設(shè)備數(shù)據(jù)處理線程新建數(shù)據(jù)展示線程來(lái)顯示波形和數(shù)字參數(shù)，同時(shí)新建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。訓(xùn)練模式的線程交互流程如圖8所示。分析模式用于離線分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)建立臨時(shí)線程加載目標(biāo)分析數(shù)據(jù)文件并按照數(shù)據(jù)協(xié)議格式加載到數(shù)據(jù)隊(duì)列，同時(shí)建立設(shè)備數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)展示2個(gè)永久線程，分別進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次處理統(tǒng)計(jì)計(jì)算和波形、參數(shù)的顯示，直到關(guān)閉分析界面后關(guān)閉永久線程。分析模式的線程交互流程如圖9所示。

圖8 訓(xùn)練模式的線程交互流程

圖9 分析模式的線程交互流程

2 應(yīng)用效果

自2021年8月生理參數(shù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)軟件應(yīng)用到飛行員載人離心機(jī)訓(xùn)練以來(lái)，訓(xùn)練人數(shù)達(dá)百余人次，應(yīng)用效果表明：（1）軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面布局合理，數(shù)字參數(shù)、波形顯示直觀清晰；（2）參數(shù)配置操作簡(jiǎn)單，可以在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中更改顯示參數(shù)、顯示順序位置、顯示范圍等，不會(huì)影響監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性；（3）數(shù)據(jù)分析精確度高，分析粒度達(dá)到了秒級(jí)；（4）生理參數(shù)變化與G值變化時(shí)間同步性好，可準(zhǔn)確清楚展現(xiàn)出G值與生理參數(shù)的變化趨勢(shì)；（5）數(shù)據(jù)分析功能強(qiáng)大，提供了自動(dòng)回放、數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)量工具；（6）軟件報(bào)告生成模板多樣化，可以自動(dòng)生成不同主題的分析報(bào)告，無(wú)需醫(yī)學(xué)主持人手工填寫(xiě)結(jié)果與結(jié)論，只需打印出來(lái)簽字即可。軟件功能測(cè)試界面如圖10所示。另外，該軟件較之前的軟件具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）擴(kuò)展了高載荷條件下血氧、血壓、體溫、呼吸等生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)，為采用多模態(tài)生理參數(shù)分析方法判定飛行員身體機(jī)能狀態(tài)的研究奠定了基礎(chǔ)；（2）軟件的人機(jī)交互和用戶界面設(shè)計(jì)進(jìn)行了大幅度的修改，提供了操作快捷鍵簡(jiǎn)化操作流程，大大提升了訓(xùn)練數(shù)據(jù)管理效率；（3）該軟件可提供強(qiáng)大的分析和回放功能，為飛行員訓(xùn)練后的分析、評(píng)估和科研工作提供了技術(shù)支撐；（4）軟件架構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展功能，為今后擴(kuò)展其他監(jiān)測(cè)參數(shù)以及智能評(píng)估飛行員抗載荷能力提供了必要的開(kāi)發(fā)接口。

圖10 軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析功能測(cè)試界面

3 結(jié)語(yǔ)

載人離心機(jī)生理參數(shù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)軟件可提供豐富的生理監(jiān)測(cè)參數(shù)以及強(qiáng)大的分析功能和報(bào)告功能，使醫(yī)學(xué)指揮人員更精準(zhǔn)掌握飛行員載人離心機(jī)訓(xùn)練的身體狀態(tài)，及時(shí)、準(zhǔn)確獲取停機(jī)指征并執(zhí)行醫(yī)學(xué)停機(jī)，有效降低了飛行員發(fā)生意識(shí)喪失的概率，對(duì)飛行員載人離心機(jī)訓(xùn)練鑒定評(píng)估工作提供了非常有效的幫助。另外，軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到需要擴(kuò)展監(jiān)測(cè)的參數(shù)，比如腦電、動(dòng)態(tài)連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)參數(shù)，預(yù)留了這些參數(shù)的數(shù)據(jù)和顯示接口。數(shù)據(jù)協(xié)議采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想，采用松耦合的繼承關(guān)系[8]，方便將來(lái)不同生理參數(shù)設(shè)備數(shù)據(jù)協(xié)議的擴(kuò)充，這對(duì)于后續(xù)載人離心機(jī)訓(xùn)練生理參數(shù)監(jiān)測(cè)能力的提升至關(guān)重要。

目前該軟件還存在以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）受試者信息填寫(xiě)還需要手動(dòng)填寫(xiě)，降低了使用的效率；（2）生理參數(shù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、內(nèi)容還不夠豐富；（3）軟件還沒(méi)有智能化分析評(píng)估的功能。針對(duì)上述問(wèn)題需要進(jìn)一步開(kāi)展的工作如下：一是進(jìn)一步擴(kuò)展監(jiān)測(cè)參數(shù)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展集成腦電、近紅外腦血流等生理參數(shù)以及視頻語(yǔ)音等多媒體信息集成監(jiān)測(cè)分析；二是受試者配備身份證讀卡器即可自動(dòng)讀入受試者身份信息，節(jié)省手工錄入時(shí)間，提高工作效率；三是利用該軟件開(kāi)展飛行員高載荷條件下多模態(tài)智能化抗載荷綜合能力評(píng)估研究。