基于文獻查新探討人體生理信號采集技術進展

中國人民解放軍第一八零醫院醫保科，福建 泉州 362000

基于文獻查新探討人體生理信號采集技術進展

尤惠霞，謝雪玲，吳雅云

中國人民解放軍第一八零醫院醫保科，福建 泉州 362000

本文基于對同方中國知網和萬方醫學期刊兩個數據庫的文獻查新，探討人體生理信號采集技術及采集項目的研究進展情況，為本課題研究人員提供研究思路，避免重復性研究，推動該課題研究更深入發展。

人體生理信號采集技術；生物傳感器；文獻查新

隨著生物傳感器技術的廣泛應用，人體生理信號采集技術出現了爭鳴局面。自1966年Kubicek[1]利用阻抗法測定心排血量以來，國內外有關人體生理信號研究的報告日趨深入。隨著計算機數據處理能力的不斷提高，信號處理技術的快速發展，人體生理信號研究已經成為生物醫學工程領域的熱門課題。網絡醫療的出現更加速了人們對人體生理信號采集技術的需求，因而其未來的市場應用前景廣闊。本文基于文獻查新探討人體生理信號的采集技術及采集項目研究進展情況，以供研究者在該課題研究中參考。

1 查新學術期刊數據庫

（1）同方中國知網（CNKI）和萬方醫學期刊數據庫中的文獻量大、數據齊全、學術期刊資源按月更新，可為各研究項目提供基本研究數據。因此，首先以生理信號為檢索詞，在以上兩個數據庫中進行查新檢索有關生物傳感器技術的文章。

（2）查新結果：① 在CNKI中檢索1994～2012年11月數據庫，從標題中檢索出74篇、關鍵詞中檢索出57篇、摘要中檢索出334篇、全文中檢索出3148篇論文；② 在萬方醫學期刊中檢索2005～2012年11月數據庫，標題中檢索出37篇、關鍵詞中檢索出20篇、摘要中檢索出2818篇論文。

（3）數據年限分布。對查詢結果進行分析，相關論文數據年限分布，見圖1。由圖1可以看出，人體生理信號的研究呈逐年上升趨勢。

圖1 數據年限分布圖

2 我國生理信號采集技術的研究進展

1994年胡可夫等[2]以“新型無創傷心功能STI微機檢測儀”為題，揭示出當時臨床上大都使用進口的多道生理記錄儀來檢測心功能，并指出進口儀器存在著集成度低、體積龐大、價格昂貴、維護困難、記錄紙需進行手工測算、易產生人為誤差、效率低等問題；李蘭玉于同年報告了采集心電、心音、阻抗/導納曲線，醫生可借助熒光屏直接讀取阻抗、導納數據，并可將屏幕結果轉存于硬盤；于良軍[3]以“千米測遙心電監護系統”為題，報告了生理信息遙測技術，范圍從30 m擴大到1000 m，這標志著我國的生理信號采集技術研究進入了新階段。之后5年的研究多集中在信號記錄與數據存儲問題上，將以紙或磁帶為存儲介質進行數據記錄發展為應用配備采集卡的計算機數據采集系統[4]進行大容量數據的采集與保存；2004年陳心浩等[5]以“基于USB接口的多道生理信號采集系統”為題，報告了USB驅動程序的編制技術，提高了傳輸速度、簡化了電氣隔離技術；2005年后生理信號多參數、遠程監護的研究開始興起，近幾年的研究側重于監測平臺、無線、家用、便攜、低成本及可穿戴技術等。高澤利[6]報告了基于LabVIEW的人體生理信號檢測及處理系統的設計，采用家用普通PC機作為人體生理信號檢測及處理儀器，引起了行業界的高度重視。杜天旭[7]以“基于ZigBee技術的人體健康監測平臺”為題報告了通過應用無線網絡，對人體心率、脈搏、血壓進行同時、實時、隨時監測的方法，但該方法仍存在CC2430的微型電池問題和健康信號的濾噪問題。對2012年以來的研究報告進行分析，結果顯示，大部分研究都是在以往的基礎上，對檢測精確度、功能、及功耗等進行了改進。

3 生理信號采集項目的研究分析

1994年胡可夫報告采集人體心電、心音、頸動脈信號數據；李蘭玉報告采集心電、心音、阻抗/導納曲線；陳心浩報告采集心電、血壓、血氧飽和度、呼吸、體溫；鄭佃好[8]于2011年報告基于多普勒原理的血流速度計的設計，使之用于手術監護及對人體外周血管硬化、狹窄、阻塞、斑塊的診斷，進而使得醫護人員更好地了解斷肢再植和燒傷病人的血管完好性；陳清光等[9]人的研究顯示中醫在生理信號研究中，能夠通過采集舌象、脈象、握力信號等進行體質評價；腸鳴音、睡眠、體動、眨眼動作項目有散在報告；聶聃[10]等人的報告指出腦電的情緒識別研究和精神疲勞性研究可能有相關性。以上這些研究足以證明人體生理信號在項目內容上的采集研究已向高深度進發。

4 人體生理信號研發思路

4.1 加強人體生理信號監測家居的研發

伴隨著IT技術的飛速發展，醫學數字化技術為網絡醫學開辟了新市場。傳統需要患者親自去醫院看病的醫學模式被逐漸改變，網絡就醫、遠程會診、遠程治療等技術逐漸走向成熟，無線網絡診療技術使醫護人員能夠更便捷地獲得患者的有效信息，使大眾能夠更方便地獲得醫療服務。市場的需求是研發的動力，醫療監測智能家居的研發是未來人們健康保健的大市場。智能家居健康監測技術的成熟研發，可為患者提供遠程醫療服務，它能更快、更好地發揮網絡快捷、方便的技術優勢，可將患者的生理信號及時傳送到醫師面前，可為急危、重癥患者及時提供生命信息援助，使醫護人員在到達現場前就可以得到患者的第一手資料，可為搶救工作爭取到寶貴的時間，對健康人群亦可起到亞健康的自我監管作用[11]。

4.2 加強人體生理信號采集項目內容的研發

人體通過生理信號表達著健康與疾病的狀態。全面的人體生理信號采集，可為臨床診斷與治療及時提供參考數據。人體生理信號采集項目上仍有很大空間可擴展：如持續地采集呼吸頻率、呼吸音、體位、體動、眼動、氣流、通氣量、胸腹運動、睡眠、鼾聲、腸鳴音、心電等生理信號，對診斷睡眠呼吸暫停綜合征有很大幫助；呼吸的氣味、顱內壓、黃疸指數、血氧飽和度、血糖、遺尿等信號對肝功能衰竭患者的觀察至關重要；發音、聽力、阻抗、皮溫、飽脹、饑餓等項目的采集，以及床邊直接分析人體分泌物與排泄物的性質等都是值得深入研究的課題。研究的對象首先以臨床需要為出發點，逐步實現家庭健康的自我監管，使忙碌工作的白領、居家老人、殘疾人、慢性病患者都能得到細致、安全、個性化的醫療保障。

綜上所述，人體生理信號的采集研究長盛不衰，并呈現出逐年增長的趨勢。研究報告分析結果顯示：儀器的改良在不斷優化，利用計算機軟硬件技術實現多通道、低功耗、低成本、便攜式技術的研究也在逐步興起；但人體生理信號項目的采集內容局限于心電、血壓、呼吸、脈搏、血氧飽和度等基本生命體征的采集，特殊生理信號的采集技術還沒有得到廣闊發展；實用的大眾化的家居式的產品較少；以病床為單元的無線的用于臥床病人或住院病人夜間病情變化的觀察平臺目前尚未見報告。綜上，筆者認為，今后的研究方向應緊密結合臨床需求，進一步優化電氣隔離技術和解決微型電池及信號濾噪問題，重視研發人體參數無線傳感數據采集產品，以解決人體生理信號在無線網絡中的數據獲取與通信；研發高性能、小體積、穩定性和可靠性強的家庭式健康保健監測產品，實現人們對自身異常生理信號的自我監測，早期發現、早期治療，防病重于治病，為大眾亞健康保駕護航。

[1] 李蘭玉,楊繼鵬,陳兆濤．共用通道心阻抗/導納圖微機檢測系統[J]．醫療設備信息,1994,(6):1-3．

[2] 胡可夫,徐有福,王舒婭,等．新型無創傷心功能STI微機檢測儀[J]．醫療衛生裝備,1994,(2):1-4．

[3] 于良軍,李蘭玉,王風珍．千米測遙心電監護系統[J]．醫療設備信息,1994,(6):3-4．

[4] 單紅旭,蔡國平,白凈．便攜式多通道大容量生理信號記錄儀的研制[J]．北京生物醫學工程,1999,18(1):39-42．

[5] 陳心浩,謝鶯,陳軍波,等．基于USB接口的多道生理信號采集系統[J]．中國醫療器械雜志,2004,28(4):249-251．

[6] 高澤利,周建莉,矍新剛．等．基于LabVIEW的人體生理信號檢測及處理系統設計[J]．微計算機信息,2009,25(13):157-159．

[7] 杜天旭,吳曉雯,莊偉．基于ZigBee技術的人體健康監測平臺[J]．測控技術雜志,2012,31(7):10-12．

[8] 鄭佃好．基于多普勒原理的血流速度計設計[J]．電子設計工程雜志,2011,19(11):79-81．

[9] 陳清光,許家佗,張志楓,等．氣虛體質大學生客觀化評價方法研究[J]．中華中醫藥雜志,2012,27(1):24-36．

[10] 聶聃,王曉韡,段若男,等．基于腦電的情緒識別研究綜述[J]．中國生物醫學工程學報,2012,31(4):595-606．

[11] 趙錦萌,吳劍波,吳效明．智能家居的醫療監測技術研究[J]．醫療衛生裝備,2010,31(10):14-16．

Research Progress of Acquisition Technology of Human Physiological signals Based on Literature Novelty search

YOU Hui-xia, XIE Xue-ling, WU Ya-yun
Health Insurance Department, The 180thHospital of PLA, Quanzhou Fujian 362000, China

This paper discussed the research progress about acquisition technologies and acquisition projects of human physiological signals based on literature novelty search of CNKI database and WanFang database, to provide research ideas for researchers so that they can avoid conducting repetitive researchs and promote further development of acquisition technologies and acquisition projects of human physiological signals.

acquisition technologies of human physiological signals; biosensor; literature novelty search

G252.7；R33

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.08.027

1674-1633(2013)08-0073-02

2013-01-29

2013-04-10

作者郵箱：940579089@qq．com