肺功能检测仪的软件设计(附件)
近些年，虽然随着科技的不断发展，人们的生活在不断改善，但这也导致了生存坏境的不断恶化。其中大气的污染导致呼吸道方面的疾病越来越严重，导致患有慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）的人越来越多，需要尽早准确地检查肺功能，及时预防并治疗COPD。由此，能开发出一种稳定性较高，价格较便宜，操作简易的肺功能检测仪意义重大。针对目前市场肺功能检测仪价格较贵的现状，本文课题设计了基于STM32单片机的肺功能检测仪。首先介绍了为降低成本所采用的的双差压流量计对呼气压力信号采集模块的设计，其次采用外接AD芯片进行模数转换的设计，之后对温湿度传感器和大气压传感器采集信号的模块作了介绍。最后用VB语言简单设计显示界面。关键词 慢性阻塞性肺疾病，肺功能检查，信号采集
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究意义及背景 1
1.2 肺功能检测仪的国内外现状及未来发展方向 3
1.3 检测肺功能所需的三个测试指标 9
2 系统总体方案设计 11
2.1 系统所要实现的功能 11
2.2 系统方案设计 11
3 系统软件设计 13
3.1 软件总体设计 13
3.2 下位机的各个模块设计 14
3.3 上位机的各个模块设计 19
4 系统调试 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 本课题研究意义及背景
随着全球的气候变化以及空气污染等问题日益严重，吸烟人数也在不断的增加，使得人们在日常生活中吸入了过多的有害气体，导致更多的人患上了非限制性和限制性通气功能障碍等呼吸道疾病。而在我们生活中比较容易患病的呼吸道疾病之一就有慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease, 简称为COPD），患病前期可以通过判断是否出现持续气流受限来进行预防和治疗，呼吸道和肺脏对有毒颗粒或气体的慢性炎性反应增强可以影响气流受限的进行性发展[1]。香烟的烟雾和其他的有毒气体如一些燃料燃烧所产 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
生的烟雾是患上COPD的重要原因。慢性阻塞性肺疾病可以说是一种慢性支气管炎或是肺气肿，其气流受限这一特征导致如果不进行及时的相关治疗，病情恶化会使病演变为肺心病，可能出现呼吸衰竭等情况。目前，COPD是全球第4位死因疾病，是我国农村地区第3位死因疾病，城市居民第4位死因疾病，其病致残率、致死率呈逐年上升趋势。据世界卫生组织（World Health Organization, 简称是WHO）和世界银行（World Bank）所统计的数据显示出，COPD将给予我国越来越大的经济压力，到2020年，在我国疾病经济的占比中将达到最大，同时在世界疾病经济的占比中排列第五[2]。COPD在全球范围内患病的几率和死亡的几率都是比较高的一种疾病,也是在发达国家中最为常见的慢性疾病之一,西方发达国家的患病率也较高，在4%～10%的范围内。在亚洲区域的工作组应用模型估计了12个亚太地区国家30岁以上人群中患上COPD的情况，其中中重度COPD的患病率就有6.3%，香港和新加坡区域患病最低为3.5%，越南则最高为6.7%[3]。在世界范围内大概有8千万人患有COPD，其中超过6.3%的人为生活在亚太地区的国家，这些人中患上COPD超过了30年[4]。根据“全球疾病负担研究项目”的预计，到2020年COPD就会成为世界上第三名高死亡率的疾病出现在人们面前。对于COPD 的患病人数众多，并具有较高的死亡率，给社会带来了巨大的经济压力以及人们所要承受的心理压力，COPD的相关问题已经成为一个极其严峻的社会卫生健康问题。
在2002年我国就以在1997年制定的《COPD诊治规范》（草案）为内容基础，并且参照了有美国国立心肺血液研究所（National Heart, Lung, and Blood Institute, NHLBI）与世界卫生组织联手发表的《全球慢性阻塞性肺疾病倡议》（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, 简称是GOLD）制定出了《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》[5]。但不管是国外发表的相关文献，还是我国最新制定的COPD的诊治指南都有指出检测持续气流的受限情况的较好方法是进行肺功能检测，对是否患有慢阻肺的初步诊断、病情严重程度的诊断、病情发展趋势以及诊断后的相关治疗反应均具有重大意义[6]。对于COPD的精确诊断也有一定的标准规定：在使用支气管扩张剂后，一秒内用力呼气容积（FEV1)小于预计值80%的话，则有或无慢性咳嗽咳痰症状，但当用力肺活量百分比（FEV1/FVC）小于70%时，就可以确认不可逆的气流受阻，就可以确诊是COPD[1]。既然COPD是一种可以早期预防并能治疗的呼吸系统疾病，就可以对那些高危人群进行及早的预防检测和诊断，由此来降低COPD的发病人数。对于肺功能的分级情况，如果我们对那些吸烟、长期在大量粉尘环境工作以及患有慢性咳嗽咳痰的高危人群实施有效的定期肺功能检查，这将对于COPD的及时治疗和阻止病情进一步的恶化有重要意义。
尽管国内重新颁布了《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》和国外的GOLD，使得对于我们对于COPD的预防和治疗有章可循，但由于COPD发病的隐匿性较高，并且绝大数的临床医师对于COPD缺乏准确的认知，在对于CODP诊断的应用上更是缺乏重视性，广大群众并没有对肺功能检查的概念，导致COPD的早期患者被漏诊和误诊，到就诊时病情已经发展成中后期了，我国的对于COPD的治疗情况早已不容乐观了。在2005年调查了我国七个省份的20415名患有肺阻病的病人，其数据显示其中只有6.3%的患者检查过肺功能情况[7]。而对于35家国内大型医院中的三百多例肺功能健康检查报告单的数据分析，也仅有7.6%的肺功能检测达到了肺功能检测的质量控制标准[8]。为什么会出现这种问题呢？经我分析总结有以下几个原因：（1）国内的诊断CODP的应用普及情况较差，市场所销售的肺功能检测仪器大多数是国外进口的，价格并不是基层医院所能承受的，更不用说一般家庭能够购买使用。而国内的检测仪器价格相对便宜很多，但其精确度和稳定性并不能得到保证。在2002年郑劲平就对我国的212家医院进行调查了肺功能检测仪的运用情况，数据统计显示只有12.4%的在使用国产的仪器[9]。到2012年调查了89家医院使用仪器的情况，发现使用的均为进口仪器。（2）对于肺功能检测科学的参数指标上需要做较大的突破，分析近期国内大型医院的肺功能测试数据，并得出结论：可以满足美国胸科协会（American Thoracic Society,简称ATS）制定出的相应测试质量标准的只有7.2%[12]。在实际的操作中，医师缺乏对病人的沟通理解，对于测试标准的认知严重不足，并不能严格的去完成正确的肺功能检测，在大众中的普及度大大降低。
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究意义及背景 1
1.2 肺功能检测仪的国内外现状及未来发展方向 3
1.3 检测肺功能所需的三个测试指标 9
2 系统总体方案设计 11
2.1 系统所要实现的功能 11
2.2 系统方案设计 11
3 系统软件设计 13
3.1 软件总体设计 13
3.2 下位机的各个模块设计 14
3.3 上位机的各个模块设计 19
4 系统调试 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 本课题研究意义及背景
随着全球的气候变化以及空气污染等问题日益严重，吸烟人数也在不断的增加，使得人们在日常生活中吸入了过多的有害气体，导致更多的人患上了非限制性和限制性通气功能障碍等呼吸道疾病。而在我们生活中比较容易患病的呼吸道疾病之一就有慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease, 简称为COPD），患病前期可以通过判断是否出现持续气流受限来进行预防和治疗，呼吸道和肺脏对有毒颗粒或气体的慢性炎性反应增强可以影响气流受限的进行性发展[1]。香烟的烟雾和其他的有毒气体如一些燃料燃烧所产 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
生的烟雾是患上COPD的重要原因。慢性阻塞性肺疾病可以说是一种慢性支气管炎或是肺气肿，其气流受限这一特征导致如果不进行及时的相关治疗，病情恶化会使病演变为肺心病，可能出现呼吸衰竭等情况。目前，COPD是全球第4位死因疾病，是我国农村地区第3位死因疾病，城市居民第4位死因疾病，其病致残率、致死率呈逐年上升趋势。据世界卫生组织（World Health Organization, 简称是WHO）和世界银行（World Bank）所统计的数据显示出，COPD将给予我国越来越大的经济压力，到2020年，在我国疾病经济的占比中将达到最大，同时在世界疾病经济的占比中排列第五[2]。COPD在全球范围内患病的几率和死亡的几率都是比较高的一种疾病,也是在发达国家中最为常见的慢性疾病之一,西方发达国家的患病率也较高，在4%～10%的范围内。在亚洲区域的工作组应用模型估计了12个亚太地区国家30岁以上人群中患上COPD的情况，其中中重度COPD的患病率就有6.3%，香港和新加坡区域患病最低为3.5%，越南则最高为6.7%[3]。在世界范围内大概有8千万人患有COPD，其中超过6.3%的人为生活在亚太地区的国家，这些人中患上COPD超过了30年[4]。根据“全球疾病负担研究项目”的预计，到2020年COPD就会成为世界上第三名高死亡率的疾病出现在人们面前。对于COPD 的患病人数众多，并具有较高的死亡率，给社会带来了巨大的经济压力以及人们所要承受的心理压力，COPD的相关问题已经成为一个极其严峻的社会卫生健康问题。
在2002年我国就以在1997年制定的《COPD诊治规范》（草案）为内容基础，并且参照了有美国国立心肺血液研究所（National Heart, Lung, and Blood Institute, NHLBI）与世界卫生组织联手发表的《全球慢性阻塞性肺疾病倡议》（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, 简称是GOLD）制定出了《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》[5]。但不管是国外发表的相关文献，还是我国最新制定的COPD的诊治指南都有指出检测持续气流的受限情况的较好方法是进行肺功能检测，对是否患有慢阻肺的初步诊断、病情严重程度的诊断、病情发展趋势以及诊断后的相关治疗反应均具有重大意义[6]。对于COPD的精确诊断也有一定的标准规定：在使用支气管扩张剂后，一秒内用力呼气容积（FEV1)小于预计值80%的话，则有或无慢性咳嗽咳痰症状，但当用力肺活量百分比（FEV1/FVC）小于70%时，就可以确认不可逆的气流受阻，就可以确诊是COPD[1]。既然COPD是一种可以早期预防并能治疗的呼吸系统疾病，就可以对那些高危人群进行及早的预防检测和诊断，由此来降低COPD的发病人数。对于肺功能的分级情况，如果我们对那些吸烟、长期在大量粉尘环境工作以及患有慢性咳嗽咳痰的高危人群实施有效的定期肺功能检查，这将对于COPD的及时治疗和阻止病情进一步的恶化有重要意义。
尽管国内重新颁布了《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》和国外的GOLD，使得对于我们对于COPD的预防和治疗有章可循，但由于COPD发病的隐匿性较高，并且绝大数的临床医师对于COPD缺乏准确的认知，在对于CODP诊断的应用上更是缺乏重视性，广大群众并没有对肺功能检查的概念，导致COPD的早期患者被漏诊和误诊，到就诊时病情已经发展成中后期了，我国的对于COPD的治疗情况早已不容乐观了。在2005年调查了我国七个省份的20415名患有肺阻病的病人，其数据显示其中只有6.3%的患者检查过肺功能情况[7]。而对于35家国内大型医院中的三百多例肺功能健康检查报告单的数据分析，也仅有7.6%的肺功能检测达到了肺功能检测的质量控制标准[8]。为什么会出现这种问题呢？经我分析总结有以下几个原因：（1）国内的诊断CODP的应用普及情况较差，市场所销售的肺功能检测仪器大多数是国外进口的，价格并不是基层医院所能承受的，更不用说一般家庭能够购买使用。而国内的检测仪器价格相对便宜很多，但其精确度和稳定性并不能得到保证。在2002年郑劲平就对我国的212家医院进行调查了肺功能检测仪的运用情况，数据统计显示只有12.4%的在使用国产的仪器[9]。到2012年调查了89家医院使用仪器的情况，发现使用的均为进口仪器。（2）对于肺功能检测科学的参数指标上需要做较大的突破，分析近期国内大型医院的肺功能测试数据，并得出结论：可以满足美国胸科协会（American Thoracic Society,简称ATS）制定出的相应测试质量标准的只有7.2%[12]。在实际的操作中，医师缺乏对病人的沟通理解，对于测试标准的认知严重不足，并不能严格的去完成正确的肺功能检测，在大众中的普及度大大降低。
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