无线传感器网络在医疗监护系统方面的应用

南阳医学高等专科学校 田 肖

无线传感器网络在医疗监护系统方面的应用

南阳医学高等专科学校 田 肖

随着世界人口老龄化，高龄化的加剧，对老年人的医疗保健服务已成为社会所面临的重大问题。而现阶段医疗资源不足，分布不均衡，医疗监护系统不完善，缺乏长期有效的病情监控和护理，病人生理数据获取不及时不完整等等。老年人群对医疗保健服务的要求与现阶段医疗系统不完善之间的矛盾日益凸显，使得研究和发展一种新的，方便快捷，安全可靠的无线移动医疗监护网络成为全球需求。无线传感器网络在组建医疗监护系统方面有其独有的优势和广阔的发展前景。

无线传感器网络；医疗；监护；数据

目前我国正在推进医疗卫生领域的信息化工作，国家强调高度关注和不断提高人民群众健康水平，建设覆盖城乡居民的基本卫生保健制度，WSNs能很好地应用于医疗卫生健康监测。无线传感器网络在医疗方面的应用和传统医疗相比有着无可比拟的优势，如低费用、低能耗、简便、快速、实时无创的采集患者的各种生理参数等。因此，无线医疗传感器在医疗研究、医院、疗养院或者家庭日常监护等领域，用于改善了用户生活质量和医疗环境。无线医疗传感器网络有着很大的发展潜力，成为了目前研究领域的热点[1]。

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）是新兴的一门网络技术，它由数量众多的无线传感器节点组成，并且传感器节点有其内在控制系统。传感器节点间通过相互协作来感知、采集、处理、传输信息，并且把信息发送到数据处理中心，与传统的无线网络相比，无线传感器网络具有自组织性、实时性、低成本性、资源受限和以数据为中心等特点，这些特点使得无线传感器网络应用备受重视，尤其在医学上，使得医学工业迅猛发展[2]。无线传感器网络的发展促进了医疗模式的发展，使人们能够享受到更方便、快捷的服务，同时不间断的采集病人生命体征数据，可对疾病进行深入的科学研究、数据挖掘和统计分析。无线医疗传感器网络作为一种新兴的医疗监护技术也得到了国内外众多研究机构、学者的广泛研究和关注。国外的研究起步较早，尤其是一些发达国家，凭借强大的经济实力，对远程无线医疗监护投入了大量的研究工作并取得了一定的成果。

美国弗吉利亚大学则设计一种称为Alarm-Net的异构网络体系结构，主要是为了实现在家里对病人进行健康监护和辅助治疗。瑞典TASS公司研制一种基于智能手机的移动健康监护系统[3]。该系统将BAN采集到的EEG，ECG等多种生理数据通过SDIO无线接口与手机进行交互，将数据分析和报警信息实时显示在智能手机上。

我国对远程医疗的研究起始于上世纪 80 年代。1988 年解放军总医院通过远程卫星与德国一家医院进行神经外科病例探讨。2001 年，由海军总医院和北京航空航天大学机器人研究所共同研发的远程医疗机器人，首次在海军总医院通过远程遥控的方式成功的完成了脑外科手术。

清华大学秦晓华等人[4]研究一种老年人移动健康监护系统。该系统采用三层次的体系结构：传感器层，手持终端层，远程监护层，三层之间使用不同的网络进行通讯。该系统主要实现跌倒检测、心率检测、GPS 定位以及紧急呼救。传感器层主要负责心电、脉搏和跌倒检测，手持终端层则进行数据收集、GPS 定位和紧急呼救，远程监护层则分析数据和接受报警信息。

最近，第三军医大学大坪医院野战外科研究所建成国内首个心血管健康远程监护网络系统，该系统具备动态血压、常规心电图、动态心电图检查，远程心电图实时监护以及远程医疗咨询会诊等功能。心血管患者佩戴上外形犹如手机一样的移动心脏监护仪后，当发生心电和血压异常时，只需按下报警按钮，家属和医院监护中心就能立即收到相关信息并进行及时救治。如果急救后，病人危险还没解除，医院的专家教授还可以通过远程咨询会诊方式对当地医院进行技术指导。

传统的医疗监护系统体积大、能量消耗多、携带不方便[5]，不适合信息时代人们的需求。近年来，无线传感器网络的应用发展十分的迅速，尤其是在医疗研究、监护领域的应用也发展迅猛。医疗信息的获取方法更加多样化和网络化，医疗监护系统也向信息化的方向发展起来，实现了长时间的远程监测[6]。只要在无线传感器网络的感知范围内，医护人员就能实时了解病人的生命体征数据，进一步研究和分析病人的身体状况，并及时进行反馈。无线传感器网络节点体积小，携带方便，病人可在家中自由活动，不会受到限制，同时不会影响到疾病的治疗。传统的医疗监护系统使病人处于紧张、压抑的情绪中，采集的数据会存在一定的干扰，身体恢复较慢，而无线传感器网在医疗中的应用，使病人在治疗过程中处于放松和心情愉快的状态，病人的数据更加真实有效，并且有利于身体的康复。尤其是针对患慢性病的病人，长期获取的数据可作为该疾病的病理研究，为找到疾病的发病规律和影响因素奠定了基础，同时医护人员还可以根据一些常规指标，发现潜在的疾病特征，做到及时发现，尽早治疗。除了对病人的实时监测，还可用于对药品和医疗器械的监测。有些药品具有危险性，对该类药品的保存和使用要做到及时了解，很大程度上就能保证药品的安全性，而对于医疗器械的追踪和定位则可有效提高医护人员的工作效率和仪器的使用率。 此外，在重症监护室安装无线传感器网络节点，可随时获知病房内的环境数据（温度、湿度等），环境的变化会对病人的状况造成严重影响，设置相应的应急机制，为病人争取治疗的时间。

[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]张立统．无线医疗传感器网络的安全和隐私保护关键技术研究[D]．锦州:辽宁工业大学,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]秦晓华,段侪杰,袁克虹,等．一种老年人移动健康监护系统的研究[J]．中国医学物理学杂志,2011,28(01):2407-2410．

[5]陈磊．无线医疗传感器网络隐私保护技术研究[J]．中国数字医学, 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．