江 夢(mèng)

基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究

江 夢(mèng)

（華北計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100083）

現(xiàn)今人口老齡化加速、慢性非傳染性疾病肆虐使得傳統(tǒng)醫(yī)療資源日益緊缺而費(fèi)用卻節(jié)節(jié)攀升，人們的醫(yī)療需求無(wú)法得到充分滿足。遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控技術(shù)可以有效解決這一問(wèn)題，本文主要研究在實(shí)時(shí)采集和處理涉及心腦血管疾病誘導(dǎo)因子的各種關(guān)鍵生理參數(shù)后，基于藍(lán)牙技術(shù)和GPRS技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)的可行性和總體實(shí)現(xiàn)方案。

物聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程醫(yī)療；GPRS；藍(lán)牙

0 引言

科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和不斷發(fā)展促進(jìn)了人們生活質(zhì)量和健康水平的日益提高，同時(shí)伴隨而來(lái)的全球性的人口老齡化現(xiàn)象也愈來(lái)愈嚴(yán)重。老年人因?yàn)榇蠖嗌砘几鞣N不同程度的慢性疾病，慢性疾病的生理特征表現(xiàn)具有明顯的隨機(jī)性和偶發(fā)性，需要進(jìn)行長(zhǎng)期的生理監(jiān)測(cè)和藥物治療，加之當(dāng)前我國(guó)城市化進(jìn)程中家庭小型化、空巢家庭和獨(dú)居老人的趨勢(shì)增加明顯[1]，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致社會(huì)公眾對(duì)醫(yī)療需求的急速增長(zhǎng)和護(hù)理費(fèi)用的急劇攀升，政府公共衛(wèi)生開(kāi)支在僅以醫(yī)院為中心的傳統(tǒng)醫(yī)療模式下已逐漸不堪重負(fù)。因此，具備高質(zhì)量和長(zhǎng)期醫(yī)療護(hù)理功能的遠(yuǎn)程醫(yī)療逐漸成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。

遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)不受時(shí)空限制，可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)患之間實(shí)時(shí)隔空交流，省時(shí)省力經(jīng)濟(jì)便捷。對(duì)患者的重要生理參數(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，能提供其第一手的身體健康信息輔助醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行診斷治療，一旦出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)患者能及時(shí)預(yù)警就醫(yī)。對(duì)難以自理的老年人和行動(dòng)不便的殘疾人的日常生活狀態(tài)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，能夠在家中及隨意運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下測(cè)量某些生理指標(biāo)，可以評(píng)估監(jiān)護(hù)對(duì)象的獨(dú)立生活能力和健康狀況。對(duì)正常群體的健康狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，在疾病潛伏期通過(guò)重要生理參數(shù)的異常變化就可以提早發(fā)現(xiàn)疾病癥狀，從而達(dá)到預(yù)防疾病和醫(yī)療保健的目的?？傊?，發(fā)展遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)現(xiàn)代化具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 遠(yuǎn)程醫(yī)療概述

1.1遠(yuǎn)程醫(yī)療概念

遠(yuǎn)程醫(yī)療是近些年隨著互聯(lián)網(wǎng)逐漸發(fā)展和成熟起來(lái)后在醫(yī)學(xué)治療方面出現(xiàn)的熱名詞。沒(méi)有人能夠具體地給遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)下一個(gè)明確的定義，但是遠(yuǎn)程醫(yī)療確實(shí)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)和多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)等多種技術(shù)相融合下的一種再利用。因?yàn)檫h(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)依賴于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，是以網(wǎng)絡(luò)為載體進(jìn)行傳播的，所以只要有網(wǎng)絡(luò)的地方就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療的問(wèn)診，不受時(shí)間和地域的限制。這些也就是我們通常在廣義上理解和熟悉的遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)，專業(yè)點(diǎn)說(shuō)就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸將信息和畫(huà)面進(jìn)行傳輸和再現(xiàn)的過(guò)程，縮短了傳統(tǒng)的地域時(shí)空，同樣實(shí)現(xiàn)了診療效果[2]。我國(guó)傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷技術(shù)是比較初級(jí)的一種診斷技術(shù)，只是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的問(wèn)診，不能達(dá)到全面的檢測(cè)和治療。但是隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度比較快，使得多媒體的畫(huà)面和文字傳送非常流暢，可以及時(shí)有效地進(jìn)行檢測(cè)和問(wèn)診治療。

1.2遠(yuǎn)程醫(yī)療研究現(xiàn)狀

遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)在國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀和運(yùn)用最早起源于美國(guó)等一些經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療技術(shù)都比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，還有互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和成熟，直到20世紀(jì)末遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)才在我國(guó)軍事發(fā)展上得以嶄露頭角。2001年8月的時(shí)候我國(guó)醫(yī)學(xué)界遠(yuǎn)程醫(yī)療診治技術(shù)獲得了一次重大突破，北京航大大學(xué)機(jī)器人研究所聯(lián)合海軍總醫(yī)院兩家合作開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人完成了一項(xiàng)嚴(yán)密精細(xì)且難度很高的腦外科手術(shù)。此外2003年沈陽(yáng)中心醫(yī)院還使用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)遠(yuǎn)程患者做了心電圖以及各項(xiàng)常規(guī)檢查，完成互動(dòng)手術(shù)，最終效果非常好[3]。以上兩個(gè)遠(yuǎn)程醫(yī)療診治案例標(biāo)志著我國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療診治水平邁上了新臺(tái)階。

近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為新的熱點(diǎn)后，學(xué)者們開(kāi)始研究使用基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，例如謝昕提出通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)與監(jiān)護(hù)終端之間的無(wú)線通信，改正了以往手動(dòng)填寫(xiě)和錄入的點(diǎn)，使得采集到的數(shù)據(jù)更加真實(shí)有效[4]。此外，由于穿戴式醫(yī)療設(shè)備能夠檢測(cè)和處理生理信號(hào)、提取信號(hào)特征及傳輸數(shù)據(jù)，專家嘗試將其融入遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中替代傳統(tǒng)的植入型儀器來(lái)進(jìn)行醫(yī)療診斷和監(jiān)測(cè)，具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)束縛等優(yōu)點(diǎn)[5]。

2 遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)總體方案

2.1總體架構(gòu)

本文在調(diào)研了現(xiàn)有遠(yuǎn)程醫(yī)療相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，提出了一種新的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)總體方案。患者佩戴可穿戴式的智能監(jiān)護(hù)終端，在智能手機(jī)平臺(tái)上搭建基于藍(lán)牙技術(shù)的人機(jī)交互軟件進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)護(hù)，同時(shí)在醫(yī)院或急救中心建立的基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心，其中藍(lán)牙負(fù)責(zé)短距離通信使智能監(jiān)護(hù)終端連接至移動(dòng)監(jiān)護(hù)平臺(tái)，移動(dòng)監(jiān)護(hù)平臺(tái)利用 GPRS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信連接到遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心，這樣完成了整個(gè)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)功能模塊之間的通信。詳細(xì)架構(gòu)如下圖所示。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 Overall architecture of the remote monitoring system

2.2各子系統(tǒng)功能

（1）智能監(jiān)護(hù)終端使用現(xiàn)存所研發(fā)的可穿戴式生物醫(yī)療儀器[6]，通過(guò)多生理參數(shù)檢測(cè)技術(shù)來(lái)控制各種醫(yī)療傳感器的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)配置要求實(shí)現(xiàn)人體多生理信號(hào)獲取、前段分析與處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并將采集到的原始生理數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)監(jiān)護(hù)平臺(tái)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行分析處理。穿戴式生物醫(yī)療儀器[7-10]往往內(nèi)嵌有藍(lán)牙通信模塊，通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)把生理信息數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)阶鳛橐苿?dòng)監(jiān)護(hù)平臺(tái)的智能手機(jī)并在手機(jī)端顯示和存儲(chǔ)，或經(jīng)智能手機(jī)間接聯(lián)入蜂窩網(wǎng)或因特網(wǎng)從而連接到醫(yī)療中心遠(yuǎn)端服務(wù)器上。

（2）移動(dòng)監(jiān)護(hù)平臺(tái)是基于藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建在智能手機(jī)上，由于智能手機(jī)由病人經(jīng)常性的隨身攜帶以便于平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控?？蛻舳酥阅軌?qū)崿F(xiàn)其監(jiān)護(hù)功能主要是利用藍(lán)牙技術(shù)，通過(guò)智能手機(jī)進(jìn)行調(diào)查，放棄手動(dòng)填寫(xiě)和錄入，可以讓數(shù)據(jù)采集采集更加準(zhǔn)確。依靠智能手機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的醫(yī)療監(jiān)控軟件，基本上完成了系統(tǒng) UI、功能模塊的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及部署等工作，有效處理了遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控中所遇到的問(wèn)題。通過(guò)智能手機(jī)平臺(tái)動(dòng)態(tài)設(shè)置配置信息（包括采樣通道、采樣率、串口波特率、數(shù)據(jù)格式等）完成信號(hào)采集和傳輸系統(tǒng)，可以提高移動(dòng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的靈活性。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心是基于GPRS，建立在醫(yī)院或急救中心以便滿足其本身的監(jiān)護(hù)需要。該監(jiān)控中心需要搭建專有的服務(wù)器，用來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)連接傳輸、數(shù)據(jù)的處理存儲(chǔ)、并且對(duì)病人的監(jiān)控情況和生命特征信息進(jìn)行實(shí)時(shí)地接收和顯示，另外患者的生命特征數(shù)據(jù)還可以全部記錄到系統(tǒng)中，有利于醫(yī)生對(duì)患者的病情進(jìn)行分析和診斷。因此，這個(gè)服務(wù)器的主要功能要包括實(shí)時(shí)通信、信息管理、網(wǎng)絡(luò)控制等。利用智能手機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，用戶也可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，如果病情異常還可以進(jìn)行及時(shí)地報(bào)警，并能將手機(jī)上監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，以便中心及時(shí)保存數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的形成和保存，有利于值班醫(yī)生根據(jù)實(shí)際情況對(duì)患者采取相應(yīng)的救治和會(huì)診，大大的對(duì)患者的生命提供了保障。

3 結(jié)論

隨著人口老齡化趨勢(shì)明顯及高血壓、心腦血管等慢性疾病增多，傳統(tǒng)醫(yī)療資源日益緊缺的同時(shí)醫(yī)療費(fèi)用居高不下，民眾的就醫(yī)需求無(wú)法得到充分滿足。遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)可以大大降低住院率，減輕醫(yī)院等中心醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)護(hù)人員負(fù)擔(dān)，對(duì)于構(gòu)建低成本、高效率的新型醫(yī)療系統(tǒng)有重大意義。此外信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及國(guó)家對(duì)醫(yī)療器械技術(shù)創(chuàng)新扶持力度的加大，也推動(dòng)著遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)的進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期。

本文研究分析了現(xiàn)有的遠(yuǎn)程醫(yī)療相關(guān)技術(shù)，并提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)總體方案，該系統(tǒng)可以降低成本、易于維護(hù)、有良好的擴(kuò)展性和可移植性，特有的預(yù)警功能和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)功能令醫(yī)院、個(gè)人、家庭、社區(qū)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，促使現(xiàn)代遠(yuǎn)程醫(yī)療向及時(shí)化、智能化方向發(fā)展。

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Research on a Telemedicine Monitoring Dystem Based on Internet of Things

JIANG Meng
(North China Institute of Computing Technology, Beijing 100083, China)

Nowadays, the social population presents an aging trend, and non-infectious chronic diseases are gradually increasing. Remote medical monitoring technologies can effectively reduce the number of inpatients and optimize the allocation of medical resources. This article focus on the vital physiological parameters acquisition and processing in real time, and all of these parameters are the risk factors of cardiovascular diseases. Afterwards, the author investigated on the feasibility and general implementation scheme of telemedicine monitoring based on Bluetooth technology and GPRS technology.

Internet of things; Telemedicine; GPRS; Bluetooth Android system

TP311.52

: A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.02.028

江夢(mèng)(1992-)，女，碩士研究生，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

本文著錄格式：江夢(mèng). 基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究[J]. 軟件，2017，38（2）：136-138