可穿戴醫(yī)療設(shè)備技術(shù)發(fā)展應(yīng)用探究

費森尤斯卡比（中國）投資有限公司 趙 楠

山東省中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 張 培

可穿戴醫(yī)療設(shè)備技術(shù)發(fā)展應(yīng)用探究

費森尤斯卡比（中國）投資有限公司 趙 楠

山東省中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 張 培

可穿戴醫(yī)療設(shè)備能夠便捷地對人體健康進行檢測，并作出能夠?qū)?shù)據(jù)進行分析和反饋。可穿戴醫(yī)療設(shè)備在當(dāng)前人們?nèi)找嬷匾暯】档男螒B(tài)下，伴隨著我國老齡化現(xiàn)象的加重可穿戴醫(yī)療設(shè)備將會得到快速的發(fā)展。本文通過對可穿戴醫(yī)療設(shè)備發(fā)展和技術(shù)進行分析，以期促進可穿戴醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，提高可穿戴醫(yī)療設(shè)備對健康的促進作用。

可穿戴設(shè)備；醫(yī)療；技術(shù)；發(fā)展

隨著可穿戴設(shè)備在國內(nèi)外的快速發(fā)展，可穿戴設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)逐漸開始健全。我國可穿戴聯(lián)盟在2015年就已經(jīng)召開了《中國可穿戴聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)》閉門會議，對可穿戴設(shè)備的標(biāo)注體系進行了討論。此外，隨著“十三五”規(guī)劃的落地，健康已經(jīng)成為國家關(guān)注的重要話題，健康中國已經(jīng)上升成為“國家戰(zhàn)略”，“互聯(lián)網(wǎng)+”將對醫(yī)療深化改革產(chǎn)生重要影響，互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療可穿戴設(shè)備將進入快速發(fā)展時期。并且伴隨著我國老齡化現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，人們對健康的意識越來越強，可穿戴醫(yī)療設(shè)備將進入發(fā)展的春天。

1.可穿戴醫(yī)療設(shè)備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著近些年來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備得到了較快發(fā)展。運動時穿戴在人體或衣服上的設(shè)備成為可穿戴設(shè)備。可穿戴醫(yī)療設(shè)備主要指穿戴于身體具有醫(yī)療健康用途的微型電子設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺。

互聯(lián)網(wǎng)核心基礎(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的興起，可穿戴設(shè)備近些年來發(fā)展速度異常迅猛，出現(xiàn)了各種面向公眾客戶、局與客戶健康醫(yī)療系統(tǒng)平臺、醫(yī)療診斷系統(tǒng)平臺等互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療的商業(yè)模式。

CWCISA(中國可穿戴計算產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟)數(shù)據(jù)顯示，2014年中國可穿戴設(shè)備市場規(guī)模為22億元， 2016年中國智能可穿戴設(shè)備市場規(guī)模增加到228億元左右。同樣的，在2014年醫(yī)療領(lǐng)域也發(fā)生著重要的變化，移動醫(yī)療得到快速發(fā)展。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014年移動醫(yī)療市場規(guī)模達到30.1億，同年增長52%，預(yù)計2017年，移動醫(yī)療市場規(guī)模將突破200億，進入高速發(fā)展期。可穿戴醫(yī)療設(shè)備市場發(fā)展迅速，很大程度促進了健康醫(yī)療檢測技術(shù)、數(shù)字診斷技術(shù)、電子工程技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)的發(fā)展。

可穿戴醫(yī)療設(shè)備可以改善個人的習(xí)慣，提高對疾病的治療效果，符合預(yù)防醫(yī)學(xué)意義。市場上目前存在的可穿戴醫(yī)療設(shè)備主要為信息感知器，可以對穿戴者的生理信息進行測定，結(jié)合遠距離傳輸技術(shù)和協(xié)同信息處理技術(shù)，成為智能化末端信息設(shè)備。

2.技術(shù)發(fā)展分析

可穿戴醫(yī)療設(shè)備能夠便捷地對人體健康進行檢測，并作出能夠?qū)?shù)據(jù)進行分析和反饋。可穿戴醫(yī)療設(shè)備技術(shù)主要分為以下幾個層級。

對個體進行識別并進行標(biāo)記的信息技術(shù)，如電子身份證、個人信息等相關(guān)技術(shù)；

對生理信息和健康信息進行采集的技術(shù)，對個人信息進行收集歸檔，實現(xiàn)信息安全；

可穿戴設(shè)備可以接受和執(zhí)行系統(tǒng)命令，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果對人體進行反饋；

具備遠程監(jiān)測和管理控制能力，實現(xiàn)遠程醫(yī)學(xué)、虛擬現(xiàn)實。

根據(jù)上述層級技術(shù)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備可以完成智能末端信息設(shè)備的單獨存儲和處理，并且隨著健康醫(yī)療互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)架構(gòu)將更加完整，信息交互技術(shù)、健康醫(yī)療傳感器、信息安全、大數(shù)據(jù)處理、能源技術(shù)等技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，可穿戴醫(yī)療設(shè)備在當(dāng)前人們?nèi)找嬷匾暯】档男螒B(tài)下，旺盛的需求將使可穿戴設(shè)備的功能將更加強大。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)架技術(shù)發(fā)展

以互聯(lián)網(wǎng)為核心的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟。不同的醫(yī)療器械通過模型或者功能方式驅(qū)動，可穿戴醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過事件進行驅(qū)動，自下而上構(gòu)建開放式構(gòu)架，可以方便地聯(lián)入新的節(jié)點，為服務(wù)處理提供方便。在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，醫(yī)療事件可是沒有與現(xiàn)決定，通過確定的軟件經(jīng)過算法處理，才能自主地進行健康信息表達。

可穿戴醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通常由五個層級組成。

感知層：主要承擔(dān)信息收集和初步處理的作用，一般由可穿戴設(shè)備組成；

接入層：主要供各類可穿戴醫(yī)療設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入，如3C/4C、Zigbee、有線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)層：通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等進行遠距離信息傳輸，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器、信息安全服務(wù)等。

業(yè)務(wù)層：主要進行信息表達和處理，根據(jù)語義互操作和信息共享進行服務(wù)呈現(xiàn)，比如進行健康趨勢報表、健康咨詢等。

可穿戴醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以通過開放的環(huán)境進行競爭，系統(tǒng)架構(gòu)提供模塊化、可擴展性和開放性的“云”服務(wù)平臺。可穿戴醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展通過互聯(lián)網(wǎng)核心基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展帶動，實現(xiàn)可操作性的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

2.2 傳感技術(shù)發(fā)展

傳感器作為智能化末端信息設(shè)備的基礎(chǔ)核心技術(shù)，是可穿戴醫(yī)療設(shè)備的重要感知層。可穿戴醫(yī)療設(shè)備傳感技術(shù)符合傳統(tǒng)醫(yī)療器械供應(yīng)商的技術(shù)能力，也是半導(dǎo)體廠商競爭激烈的技術(shù)，傳感器技術(shù)發(fā)展迅速。

近些年來，傳感器技術(shù)超阿哲能耗小、微型、高集成、專業(yè)化方向發(fā)展，很好地滿足了穿戴醫(yī)療設(shè)備可移動性的要求，交互性比較強。

生物電傳感、阻抗傳感、溫度傳感、光敏傳感、加速度傳感、壓力傳感、超聲傳感等技術(shù)是典型的傳感技術(shù)。

2.3 信號處理與控制技術(shù)發(fā)展

一般地將可穿戴醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的職能終端信息設(shè)備也稱為可穿戴醫(yī)療設(shè)備，能夠完成健康信息的采集和處理任務(wù)，并能夠根據(jù)處理結(jié)果選擇不同的控制流程。比如，利用生物電傳感器獲得心電信號，在對信號進行濾波，進而提取信號的特征，在利用心電生理信號邏輯對心電參數(shù)進行計算，可以對心電異常進行識別，及時報警，提醒人作出響應(yīng)。

數(shù)字信號樹立技術(shù)已經(jīng)從確定信號分析的FIR、IIR方法發(fā)展到現(xiàn)在的對隨機信號進行特征估算的方法。維納濾波、功率譜估計等方法都得到了廣泛應(yīng)用。此外，特征提取單方法也從過去簡單的閾值過濾，發(fā)展到基于模式識別的任曦歸類法，再到今天的自學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)方法。信號濾波處理和特征提取方法，都使據(jù)來量劇增，能量消耗量巨大。

近年來，嵌入式處理器MCU發(fā)展迅速，近些年來應(yīng)用廣泛的ARMCortex-M處理器，從起初的Cortex-M3到DSP指令構(gòu)架的Cortex-M4，比較新的Cortex-M7的處理能力得到大幅提高，運行效率更好。

2.4 信息接入技術(shù)發(fā)展

在可穿戴醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，信息接入層可以能夠連接智能化末端信息設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的信息接入方式，一般包括藍牙、3C/4C，WiFi，Zigbee等無線傳輸技術(shù)，通常藍牙技術(shù)應(yīng)用比較多。世界各國對可穿戴醫(yī)療設(shè)備沒有統(tǒng)一的信息接入?yún)f(xié)議，一般設(shè)備僅有有限的地質(zhì)和尋址能力，對信息不完全開放，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的協(xié)議進行信息交換，不使用語義式的可擴展協(xié)議。

在2011年，使用通用規(guī)范形式將藍牙技術(shù)聯(lián)眼（SIC）納入健康醫(yī)療信息，對藍牙配置、服務(wù)、傳輸規(guī)范進行了規(guī)范。

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