無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)方面的應(yīng)用

南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 田 肖

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)方面的應(yīng)用

南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 田 肖

隨著世界人口老齡化，高齡化的加劇，對老年人的醫(yī)療保健服務(wù)已成為社會所面臨的重大問題。而現(xiàn)階段醫(yī)療資源不足，分布不均衡，醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)不完善，缺乏長期有效的病情監(jiān)控和護理，病人生理數(shù)據(jù)獲取不及時不完整等等。老年人群對醫(yī)療保健服務(wù)的要求與現(xiàn)階段醫(yī)療系統(tǒng)不完善之間的矛盾日益凸顯，使得研究和發(fā)展一種新的，方便快捷，安全可靠的無線移動醫(yī)療監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)成為全球需求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在組建醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)方面有其獨有的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；醫(yī)療；監(jiān)護；數(shù)據(jù)

目前我國正在推進醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的信息化工作，國家強調(diào)高度關(guān)注和不斷提高人民群眾健康水平，建設(shè)覆蓋城鄉(xiāng)居民的基本衛(wèi)生保健制度，WSNs能很好地應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生健康監(jiān)測。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療方面的應(yīng)用和傳統(tǒng)醫(yī)療相比有著無可比擬的優(yōu)勢，如低費用、低能耗、簡便、快速、實時無創(chuàng)的采集患者的各種生理參數(shù)等。因此，無線醫(yī)療傳感器在醫(yī)療研究、醫(yī)院、療養(yǎng)院或者家庭日常監(jiān)護等領(lǐng)域，用于改善了用戶生活質(zhì)量和醫(yī)療環(huán)境。無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)有著很大的發(fā)展?jié)摿?，成為了目前研究領(lǐng)域的熱點[1]。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSNs）是新興的一門網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它由數(shù)量眾多的無線傳感器節(jié)點組成，并且傳感器節(jié)點有其內(nèi)在控制系統(tǒng)。傳感器節(jié)點間通過相互協(xié)作來感知、采集、處理、傳輸信息，并且把信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織性、實時性、低成本性、資源受限和以數(shù)據(jù)為中心等特點，這些特點使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用備受重視，尤其在醫(yī)學(xué)上，使得醫(yī)學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展[2]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展促進了醫(yī)療模式的發(fā)展，使人們能夠享受到更方便、快捷的服務(wù)，同時不間斷的采集病人生命體征數(shù)據(jù)，可對疾病進行深入的科學(xué)研究、數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計分析。無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的醫(yī)療監(jiān)護技術(shù)也得到了國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)、學(xué)者的廣泛研究和關(guān)注。國外的研究起步較早，尤其是一些發(fā)達國家，憑借強大的經(jīng)濟實力，對遠程無線醫(yī)療監(jiān)護投入了大量的研究工作并取得了一定的成果。

美國弗吉利亞大學(xué)則設(shè)計一種稱為Alarm-Net的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，主要是為了實現(xiàn)在家里對病人進行健康監(jiān)護和輔助治療。瑞典TASS公司研制一種基于智能手機的移動健康監(jiān)護系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)將BAN采集到的EEG，ECG等多種生理數(shù)據(jù)通過SDIO無線接口與手機進行交互，將數(shù)據(jù)分析和報警信息實時顯示在智能手機上。

我國對遠程醫(yī)療的研究起始于上世紀(jì) 80 年代。1988 年解放軍總醫(yī)院通過遠程衛(wèi)星與德國一家醫(yī)院進行神經(jīng)外科病例探討。2001 年，由海軍總醫(yī)院和北京航空航天大學(xué)機器人研究所共同研發(fā)的遠程醫(yī)療機器人，首次在海軍總醫(yī)院通過遠程遙控的方式成功的完成了腦外科手術(shù)。

清華大學(xué)秦曉華等人[4]研究一種老年人移動健康監(jiān)護系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用三層次的體系結(jié)構(gòu)：傳感器層，手持終端層，遠程監(jiān)護層，三層之間使用不同的網(wǎng)絡(luò)進行通訊。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)跌倒檢測、心率檢測、GPS 定位以及緊急呼救。傳感器層主要負責(zé)心電、脈搏和跌倒檢測，手持終端層則進行數(shù)據(jù)收集、GPS 定位和緊急呼救，遠程監(jiān)護層則分析數(shù)據(jù)和接受報警信息。

最近，第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所建成國內(nèi)首個心血管健康遠程監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備動態(tài)血壓、常規(guī)心電圖、動態(tài)心電圖檢查，遠程心電圖實時監(jiān)護以及遠程醫(yī)療咨詢會診等功能。心血管患者佩戴上外形猶如手機一樣的移動心臟監(jiān)護儀后，當(dāng)發(fā)生心電和血壓異常時，只需按下報警按鈕，家屬和醫(yī)院監(jiān)護中心就能立即收到相關(guān)信息并進行及時救治。如果急救后，病人危險還沒解除，醫(yī)院的專家教授還可以通過遠程咨詢會診方式對當(dāng)?shù)蒯t(yī)院進行技術(shù)指導(dǎo)。

傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)體積大、能量消耗多、攜帶不方便[5]，不適合信息時代人們的需求。近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用發(fā)展十分的迅速，尤其是在醫(yī)療研究、監(jiān)護領(lǐng)域的應(yīng)用也發(fā)展迅猛。醫(yī)療信息的獲取方法更加多樣化和網(wǎng)絡(luò)化，醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)也向信息化的方向發(fā)展起來，實現(xiàn)了長時間的遠程監(jiān)測[6]。只要在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知范圍內(nèi)，醫(yī)護人員就能實時了解病人的生命體征數(shù)據(jù)，進一步研究和分析病人的身體狀況，并及時進行反饋。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點體積小，攜帶方便，病人可在家中自由活動，不會受到限制，同時不會影響到疾病的治療。傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)使病人處于緊張、壓抑的情緒中，采集的數(shù)據(jù)會存在一定的干擾，身體恢復(fù)較慢，而無線傳感器網(wǎng)在醫(yī)療中的應(yīng)用，使病人在治療過程中處于放松和心情愉快的狀態(tài)，病人的數(shù)據(jù)更加真實有效，并且有利于身體的康復(fù)。尤其是針對患慢性病的病人，長期獲取的數(shù)據(jù)可作為該疾病的病理研究，為找到疾病的發(fā)病規(guī)律和影響因素奠定了基礎(chǔ)，同時醫(yī)護人員還可以根據(jù)一些常規(guī)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)潛在的疾病特征，做到及時發(fā)現(xiàn)，盡早治療。除了對病人的實時監(jiān)測，還可用于對藥品和醫(yī)療器械的監(jiān)測。有些藥品具有危險性，對該類藥品的保存和使用要做到及時了解，很大程度上就能保證藥品的安全性，而對于醫(yī)療器械的追蹤和定位則可有效提高醫(yī)護人員的工作效率和儀器的使用率。 此外，在重癥監(jiān)護室安裝無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，可隨時獲知病房內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、濕度等），環(huán)境的變化會對病人的狀況造成嚴(yán)重影響，設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急機制，為病人爭取治療的時間。

[1]Bsoul M,Al-Khasawneh A,Abdallah A E,et al．An Energy-Efficient Threshold-Based Clustering Protocol for Wireless Sensor Networks[J]．Wireless Personal Communications,2013,70(1):99-112．

[2]張立統(tǒng)．無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全和隱私保護關(guān)鍵技術(shù)研究[D]．錦州:遼寧工業(yè)大學(xué),2014．

[3]Leuven B,Eindhoven．Monitoring your health with your mobile phone [EB/OL]．http://www2．imec．be/be_en/press/imecnews/wirelesshealthnecklaceinterface．html．

[4]秦曉華,段儕杰,袁克虹,等．一種老年人移動健康監(jiān)護系統(tǒng)的研究[J]．中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2011,28(01):2407-2410．

[5]陳磊．無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)隱私保護技術(shù)研究[J]．中國數(shù)字醫(yī)學(xué), 2014(10):104-106．

[6]Vaidehi V,Vardhini M,Yogeshwaran H,et al．Agent Based Health Monitoring of Elderly People in Indoor Environments Using Wireless Sensor Networks[J]．Procedia Computer Science,2013,19:64-71．