無線傳感器網絡在醫療監護系統方面的應用

南陽醫學高等專科學校 田 肖

無線傳感器網絡在醫療監護系統方面的應用

南陽醫學高等專科學校 田 肖

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

無線傳感器網絡；醫療；監護；數據

目前我國正在推進醫療衛生領域的信息化工作，國家強調高度關注和不斷提高人民群眾健康水平，建設覆蓋城鄉居民的基本衛生保健制度，WSNs能很好地應用于醫療衛生健康監測。無線傳感器網絡在醫療方面的應用和傳統醫療相比有著無可比擬的優勢，如低費用、低能耗、簡便、快速、實時無創的采集患者的各種生理參數等。因此，無線醫療傳感器在醫療研究、醫院、療養院或者家庭日常監護等領域，用于改善了用戶生活質量和醫療環境。無線醫療傳感器網絡有著很大的發展潛力，成為了目前研究領域的熱點[1]。

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSNs）是新興的一門網絡技術，它由數量眾多的無線傳感器節點組成，并且傳感器節點有其內在控制系統。傳感器節點間通過相互協作來感知、采集、處理、傳輸信息，并且把信息發送到數據處理中心，與傳統的無線網絡相比，無線傳感器網絡具有自組織性、實時性、低成本性、資源受限和以數據為中心等特點，這些特點使得無線傳感器網絡應用備受重視，尤其在醫學上，使得醫學工業迅猛發展[2]。無線傳感器網絡的發展促進了醫療模式的發展，使人們能夠享受到更方便、快捷的服務，同時不間斷的采集病人生命體征數據，可對疾病進行深入的科學研究、數據挖掘和統計分析。無線醫療傳感器網絡作為一種新興的醫療監護技術也得到了國內外眾多研究機構、學者的廣泛研究和關注。國外的研究起步較早，尤其是一些發達國家，憑借強大的經濟實力，對遠程無線醫療監護投入了大量的研究工作并取得了一定的成果。

美國弗吉利亞大學則設計一種稱為Alarm-Net的異構網絡體系結構，主要是為了實現在家里對病人進行健康監護和輔助治療。瑞典TASS公司研制一種基于智能手機的移動健康監護系統[3]。該系統將BAN采集到的EEG，ECG等多種生理數據通過SDIO無線接口與手機進行交互，將數據分析和報警信息實時顯示在智能手機上。

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

清華大學秦曉華等人[4]研究一種老年人移動健康監護系統。該系統采用三層次的體系結構：傳感器層，手持終端層，遠程監護層，三層之間使用不同的網絡進行通訊。該系統主要實現跌倒檢測、心率檢測、GPS 定位以及緊急呼救。傳感器層主要負責心電、脈搏和跌倒檢測，手持終端層則進行數據收集、GPS 定位和緊急呼救，遠程監護層則分析數據和接受報警信息。

最近，第三軍醫大學大坪醫院野戰外科研究所建成國內首個心血管健康遠程監護網絡系統，該系統具備動態血壓、常規心電圖、動態心電圖檢查，遠程心電圖實時監護以及遠程醫療咨詢會診等功能。心血管患者佩戴上外形猶如手機一樣的移動心臟監護儀后，當發生心電和血壓異常時，只需按下報警按鈕，家屬和醫院監護中心就能立即收到相關信息并進行及時救治。如果急救后，病人危險還沒解除，醫院的專家教授還可以通過遠程咨詢會診方式對當地醫院進行技術指導。

傳統的醫療監護系統體積大、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，無線傳感器網絡的應用發展十分的迅速，尤其是在醫療研究、監護領域的應用也發展迅猛。醫療信息的獲取方法更加多樣化和網絡化，醫療監護系統也向信息化的方向發展起來，實現了長時間的遠程監測[6]。只要在無線傳感器網絡的感知范圍內，醫護人員就能實時了解病人的生命體征數據，進一步研究和分析病人的身體狀況，并及時進行反饋。無線傳感器網絡節點體積小，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。傳統的醫療監護系統使病人處于緊張、壓抑的情緒中，采集的數據會存在一定的干擾，身體恢復較慢，而無線傳感器網在醫療中的應用，使病人在治療過程中處于放松和心情愉快的狀態，病人的數據更加真實有效，并且有利于身體的康復。尤其是針對患慢性病的病人，長期獲取的數據可作為該疾病的病理研究，為找到疾病的發病規律和影響因素奠定了基礎，同時醫護人員還可以根據一些常規指標，發現潛在的疾病特征，做到及時發現，盡早治療。除了對病人的實時監測，還可用于對藥品和醫療器械的監測。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，而對于醫療器械的追蹤和定位則可有效提高醫護人員的工作效率和儀器的使用率。 此外，在重癥監護室安裝無線傳感器網絡節點，可隨時獲知病房內的環境數據（溫度、濕度等），環境的變化會對病人的狀況造成嚴重影響，設置相應的應急機制，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．無線醫療傳感器網絡的安全和隱私保護關鍵技術研究[D]．錦州:遼寧工業大學,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護系統的研究[J]．中國醫學物理學雜志,2011,28(01):2407-2410．

[5]陳磊．無線醫療傳感器網絡隱私保護技術研究[J]．中國數字醫學, 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．