醫(yī)療傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)

時(shí)間:2011-07-25

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語(yǔ):無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)是一項(xiàng)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種領(lǐng)域技術(shù)的新興技術(shù),該技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

      無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)是一項(xiàng)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種領(lǐng)域技術(shù)的新興技術(shù),該技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

  隨著技術(shù)的發(fā)展,WSN將會(huì)在醫(yī)療實(shí)踐的許多方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。本文主要闡述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般原則。

  無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療中的應(yīng)用情況

  無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)利用其自身的優(yōu)點(diǎn)(如低費(fèi)用、簡(jiǎn)便、快速、實(shí)時(shí)無(wú)創(chuàng)的采集患者的各種生理參數(shù)等等),使其在醫(yī)療研究、醫(yī)院普通/ICU病房或者家庭日常監(jiān)護(hù)等領(lǐng)域中有很大的發(fā)展?jié)摿?,是目前研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

  在病人身上放置用于檢測(cè)人體參數(shù)的微型傳感器節(jié)點(diǎn),可對(duì)病人的心率、血壓、心電、心音等生理參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并將信息匯總傳送給監(jiān)護(hù)中心,進(jìn)行及時(shí)處理與反饋;利用WSN長(zhǎng)期收集被觀察者的人體生理數(shù)據(jù),對(duì)了解人體健康狀況以及研究人體疾病都很有幫助。此外,在藥物管理和研制新藥品、血液管理等諸多方面,也有其獨(dú)特的應(yīng)用。總之,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為未來(lái)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)提供了更加簡(jiǎn)便、低費(fèi)用的實(shí)現(xiàn)手段。

  醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

  醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)的基本結(jié)構(gòu)包括處理模塊、傳感器模塊和無(wú)線收發(fā)模塊以及電源供電模塊。

  傳感器模塊用來(lái)進(jìn)行外部傳感器信號(hào)的感知、采集、轉(zhuǎn)換。是整個(gè)節(jié)點(diǎn)真正與外部信號(hào)量接觸的模塊。然而,醫(yī)用傳感器是以生命體為測(cè)量對(duì)象。尤其是人體,可以說(shuō)是世界上最復(fù)雜的系統(tǒng),各生理變量間存在著高度的相關(guān)性而且不易接近。所以醫(yī)用傳感器要從眾多的現(xiàn)象中取出預(yù)測(cè)生理量,得出可靠而有意義的測(cè)量數(shù)據(jù),同時(shí)又要確保被測(cè)對(duì)象的安全。

  醫(yī)療無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)存在的挑戰(zhàn)

  盡管無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在組建醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)方面有其獨(dú)有優(yōu)勢(shì),但應(yīng)用到實(shí)際醫(yī)療中還存在以下挑戰(zhàn):

  動(dòng)態(tài)組網(wǎng)與大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性管理:當(dāng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)擴(kuò)展到社區(qū)、城市甚至全國(guó)時(shí),其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大,并且監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)與基站都具有一定的移動(dòng)性。因此,必須設(shè)計(jì)一種合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾斫Y(jié)構(gòu)以及節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性管理方法。

  數(shù)據(jù)完整性與數(shù)據(jù)壓縮:節(jié)點(diǎn)有時(shí)需要長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)的監(jiān)測(cè)人體參數(shù),節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)量大,而節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量小,常采用壓縮算法來(lái)減少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸量然而,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的壓縮算法開銷太大不適合傳感器節(jié)點(diǎn)。另外,壓縮算法不能損壞原始數(shù)據(jù),否則會(huì)造成對(duì)病人的錯(cuò)誤診斷。

  數(shù)據(jù)安全性:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用自組織方式組網(wǎng),容易受到攻擊,此外,病人的信息需要保密。然而,傳感器節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力相當(dāng)有限,傳統(tǒng)的安全和加密技術(shù)都不適用。因此,必須設(shè)計(jì)一種適合傳感器節(jié)點(diǎn)的加算法。

  總結(jié)與展望

  隨著技術(shù)的發(fā)展,無(wú)線醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)逐漸向多參數(shù)、智能化、微型化、低功耗等方向發(fā)展,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)也將逐漸被實(shí)際應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。發(fā)展與組建具有智能化的病房與社區(qū)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外醫(yī)療發(fā)展的趨勢(shì)。

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