遠程醫療主要應用在臨床會診
、檢查
、診斷
、監護

、指導治療、醫學研究、交流、醫學教育和手術觀摩等方麵。遠程醫療監護係統作為遠程醫療係統中的一部分，是將采集的被監護者的生理參數與視頻
、音頻以及影像等資料通過通信網絡實時傳送到社區監護中心，用於動態跟蹤病態發展
，以保障及時診斷、治療。

醫療監護儀器目前可分為兩類，一類是指在醫院內由職業醫生或專業技術人員使用的專門儀器
，對病人進行生理指標的監護;另(ling)一(yi)類(lei)是(shi)在(zai)普(pu)通(tong)人(ren)員(yuan)的(de)家(jia)庭(ting)內(nei)或(huo)者(zhe)戶(hu)外(wai)，在(zai)醫(yi)生(sheng)的(de)指(zhi)導(dao)下(xia)，由(you)患(huan)者(zhe)本(ben)人(ren)或(huo)其(qi)家(jia)屬(shu)使(shi)用(yong)遠(yuan)程(cheng)醫(yi)療(liao)監(jian)護(hu)係(xi)統(tong)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)監(jian)護(hu)，所(suo)得(de)生(sheng)理(li)指(zhi)標(biao)將(jiang)及(ji)時(shi)傳(chuan)送(song)給(gei)相(xiang)關(guan)醫(yi)生(sheng)。目(mu)前(qian)，醫(yi)院(yuan)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)監(jian)護(hu)係(xi)統(tong)，大(da)多(duo)是(shi)建(jian)立(li)在(zai)線(xian)纜(lan)連(lian)接(jie)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，往(wang)往(wang)體(ti)積(ji)和(he)功(gong)耗(hao)大(da)，不(bu)便(bian)於(yu)攜(xie)帶(dai)，且(qie)要(yao)求(qiu)在(zai)患(huan)者(zhe)身(shen)邊(bian)使(shi)用(yong)，限(xian)製(zhi)了(le)患(huan)者(zhe)和(he)醫(yi)護(hu)人(ren)員(yuan)的(de)行(xing)動(dong)，增(zeng)加(jia)了(le)他(ta)們(men)的(de)負(fu)擔(dan)和(he)風(feng)險(xian)，越(yue)來(lai)越(yue)不(bu)適(shi)應(ying)當(dang)今(jin)實(shi)時(shi)、連續
、長時間地監測患者重要生命特征參數的醫療監護需求。為了使經常需要測量生理指標的人員(比如慢性病人或者老年患者等)能夠在家中在隨意運動的狀態下測量某些常規指標，人們對遠程醫療的關注度越來越強。

近年來
，隨著生物醫學傳感器的小型化、信xin息xi處chu理li及ji無wu線xian數shu據ju傳chuan輸shu技ji術shu的de快kuai速su發fa展zhan和he普pu及ji，無wu線xian醫yi療liao監jian護hu係xi統tong的de研yan製zhi成cheng為wei熱re點dian。筆bi者zhe設she計ji出chu一yi種zhong新xin的de網wang絡luo式shi監jian護hu裝zhuang置zhi及ji係xi統tong
，目mu的de是shi利li用yong高gao頻pin率lv的de無wu線xian多duo通tong道dao數shu據ju傳chuan輸shu方fang式shi
，傳chuan遞di醫yi療liao傳chuan感gan器qi與yu監jian護hu控kong製zhi儀yi器qi之zhi間jian的de信xin息xi
，減jian少shao監jian護hu設she備bei與yu醫yi療liao傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de連lian線xian
，使shi被bei監jian護hu人ren能neng夠gou擁yong有you較jiao多duo的de自zi由you活huo動dong空kong間jian，在zai獲huo得de較jiao準zhun確que的de測ce量liang指zhi標biao的de同tong時shi，免mian除chu患huan者zhe在zai家jia庭ting與yu醫yi院yuan之zhi間jian奔ben波bo的de勞lao苦ku。同tong時shi
，在zai醫yi院yuan病bing房fang內nei建jian立li無wu線xian監jian測ce網wang絡luo，多duo項xiang測ce試shi項xiang目mu可ke以yi在zai病bing床chuang上shang完wan成cheng
，能neng夠gou極ji大da地di方fang便bian病bing人ren就jiu診zhen

，並bing加jia強qiang醫yi院yuan的de現xian代dai化hua信xin息xi管guan理li和he工gong作zuo效xiao率lv。

1　係統結構
遠程醫療監護係統的體係結構圖如圖1 所示，係統由監護基站設備和ZigBee傳感器節點構成一個微型監護網絡。傳感器節點上使用中央控製器對需要監測的生命指標傳感器進行控製並采集數據，通過ZigBee無線通信方式將數據發送至監護基站設備，並由該基站裝置將數據傳輸至所連接的PC或者其他網絡設備上，通過Internet網(wang)絡(luo)可(ke)以(yi)將(jiang)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)至(zhi)遠(yuan)程(cheng)醫(yi)療(liao)監(jian)護(hu)中(zhong)心(xin)

，由(you)專(zhuan)業(ye)醫(yi)療(liao)人(ren)員(yuan)對(dui)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)統(tong)計(ji)觀(guan)察(cha)，提(ti)供(gong)必(bi)要(yao)的(de)谘(zi)詢(xun)服(fu)務(wu)，實(shi)現(xian)遠(yuan)程(cheng)醫(yi)療(liao)。在(zai)救(jiu)護(hu)車(che)中(zhong)的(de)急(ji)救(jiu)人(ren)員(yuan)還(hai)可(ke)通(tong)過(guo)GPRS實(shi)現(xian)將(jiang)急(ji)救(jiu)病(bing)人(ren)的(de)信(xin)息(xi)實(shi)時(shi)傳(chuan)送(song)，以(yi)利(li)於(yu)醫(yi)院(yuan)搶(qiang)救(jiu)室(shi)及(ji)時(shi)做(zuo)好(hao)準(zhun)備(bei)工(gong)作(zuo)。醫(yi)療(liao)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)需(xu)要(yao)而(er)設(she)置(zhi)，因(yin)此(ci)該(gai)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)極(ji)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)擴(kuo)展(zhan)性(xing)。同(tong)時(shi)，將(jiang)該(gai)係(xi)統(tong)接(jie)入(ru)Internet網絡
，可以形成更大的社區醫療監護網絡
、醫院網絡乃至整個城市和全國的醫療監護網絡。

圖1 遠程醫療監護係統結構圖

係統中包括無線個人網絡(wireless person2al area network,WPAN ) 、ZigBee網絡以及一係列醫療監護網絡的醫療傳感器節點。本係統具有良好的擴展性，例如醫護人員在急救途中或在其他醫院可以分別利用WLAN /UMTS網關和互聯網與係統進行信息交互。

2　監護傳感器節點
2. 1　監護傳感器的組成及工作原理
醫yi療liao無wu線xian傳chuan感gan器qi節jie點dian主zhu要yao功gong能neng為wei采cai集ji人ren體ti生sheng理li指zhi標biao數shu據ju，或huo對dui某mou些xie醫yi療liao設she備bei的de狀zhuang況kuang以yi及ji治zhi療liao過guo程cheng情qing況kuang進jin行xing動dong態tai監jian測ce，並bing通tong過guo射she頻pin通tong信xin的de方fang式shi，將jiang數shu據ju傳chuan輸shu至zhi監jian護hu基ji站zhan設she備bei。
醫療傳感器節點框圖如圖2 所示
，主要包括醫療傳感器模塊、ZigBee 通信模塊、處理器單元和電源4 部分。處理器單元如圖3 所示，主要分為CPU
、存儲器


、AD 轉換、測試帶和數碼顯示屏5 部分。根據低功耗和處理能力的需要
，采用TI公司的MSP430 係列單片機，存儲器部分主要用於存儲傳感器所采集的臨時數據，在處理器將數據傳輸之後，傳感器節點內不做數據的大量存儲。

圖2　醫療傳感器節點框圖

圖3　處理器單元

該gai監jian護hu傳chuan感gan器qi的de工gong作zuo原yuan理li為wei，首shou先xian由you控kong製zhi單dan元yuan發fa出chu開kai始shi監jian測ce某mou項xiang生sheng理li參can數shu的de指zhi令ling，然ran後hou通tong過guo無wu線xian數shu據ju通tong信xin單dan元yuan把ba指zhi令ling發fa給gei生sheng理li信xin息xi與yu數shu據ju采cai集ji單dan元yuan
，對dui人ren體ti生sheng理li信xin號hao(體溫、血壓
、脈搏、血糖
、血氧等)進jin行xing采cai集ji，最zui後hou通tong過guo無wu線xian數shu據ju通tong信xin單dan元yuan將jiang數shu據ju傳chuan給gei控kong製zhi和he顯xian示shi單dan元yuan中zhong的de信xin息xi處chu理li模mo塊kuai，一yi方fang麵mian對dui接jie收shou到dao的de數shu據ju進jin行xing處chu理li和he顯xian示shi
，另ling一yi方fang麵mian將jiang結jie果guo數shu據ju存cun入ru數shu據ju庫ku供gong檢jian索suo和he回hui放fang。節jie點dian的de核he心xin是shi無wu線xian數shu據ju通tong信xin單dan元yuan和he生sheng理li信xin息xi與yu數shu據ju采cai集ji單dan元yuan。

2. 2　無線數據通信單元
在zai醫yi院yuan裏li，所suo應ying用yong的de醫yi療liao監jian護hu設she備bei對dui電dian磁ci輻fu射she的de要yao求qiu很hen高gao。對dui於yu設she備bei來lai講jiang，輻fu射she的de電dian磁ci波bo既ji不bu能neng幹gan擾rao其qi他ta設she備bei正zheng常chang工gong作zuo

，同tong時shi也ye應ying具ju有you一yi定ding的de抗kang幹gan擾rao能neng力li，不bu受shou其qi他ta設she備bei輻fu射she出chu的de電dian磁ci波bo幹gan擾rao。因yin此ci，在zai醫yi院yuan或huo者zhe使shi用yong無wu線xian通tong信xin的de家jia庭ting中zhong使shi用yong的de醫yi療liao設she備bei，設she計ji中zhong必bi須xu對dui此ci進jin行xing充chong分fen考kao慮lv。
在本係統中
，所使用的射頻通信為全球公開的免費2. 4 GHz的ISM頻段
，采用的通信標準為802. 15. 4 /ZigBee標準。它是一種低複雜度、低功耗和低成本的無線通信技術，可在10～75 m範圍內，以20 ～250 kb / s的傳輸速率來傳輸醫療數據。它依據802. 15. 4biaozhun，zaishuqiangeweixiaodechuanganqizhijianxianghuxietiaoshixiantongxin。zhexiechuanganqizhixushaoliangnengliang


，yijielidefangshitongguowuxiandianbojiangshujucongyigechuanganqichuanzhilingyigechuanganqi
，yinci，tongxinxiaolvfeichanggao。takeyongputonggandianchizuodianyuan，zaiyibanqingkuangxia，kezhichi6～24個月，大大減少了頻繁更換電池的麻煩。
為降低成本
，ZigBee標準中定義了兩種類型的設備：全功能設備( full function device, FFD)和簡化功能設備( reduced function device, RFD ) 。
FFD可以在3 種不同模式下工作： ①個人網絡(personal area network , PAN)協調者; ②協調者;③設備。RFD作為從設備不需要傳輸大量的數據，且隻占用很少的資源。用一個FFD加上一個RFD就可組建一個最簡單的WPAN,其中FFD作為PAN協調者來執行通信功能
，因此

，在任何一個星形網絡中都必須至少有一個FFD 來作為PAN協調者。在本係統中， ZigBee設備通常以星形和網狀形兩種網絡結構存在，其網絡拓撲結構如圖4所示。

圖4 ZigBee網絡拓撲結構圖

星形網絡結構的通信是以FFD作為PAN協調者完成與設備之間的通信

，在該網絡中PAN協調者的功能是初始化網絡、中止和路由信息。星形網絡廣泛應用於自動化家居

、個人醫療監護係統和醫院病房等小區域。

2. 3　生理信息與數據采集單元
係統中，醫療傳感器模塊主要實現以下幾種功能：體溫、血壓
、血氧和血糖的測量等。其中，體溫測量集成了北京邁創公司所生產的YSI體溫探頭，血壓測量集成了邁創公司的KNM無創血壓測量模塊

，血氧測量集成了邁創公司的SWS01血氧測量模塊。
無線節點為傳感器的擴展留出了豐富的接口，如果需要其他類型的生理指標數據，如體溫
、心xin電dian等deng數shu據ju
，則ze隻zhi需xu要yao將jiang相xiang應ying的de傳chuan感gan器qi接jie入ru預yu留liu的de接jie口kou
，形xing成cheng新xin的de無wu線xian傳chuan感gan器qi節jie點dian，開kai發fa相xiang應ying的de嵌qian入ru式shi控kong製zhi及ji處chu理li軟ruan件jian，就jiu可ke以yi將jiang節jie點dian直zhi接jie加jia入ru到dao該gai無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo中zhong。

3　GPRS /UM TSWLAN網關
相對於WLAN 高傳輸速率
、低覆蓋範圍而言， GPRS/UMTS具有低傳輸速率和高覆蓋範圍的特點。本係統利用GPRS/UMTSWLAN網關實現UMTS與WLAN 之間的無縫連接。這樣使得配有UMTS和WLAN 接口的設備可以自由地在這兩個網絡之間進行切換。
一般來說，WLAN 和UMTS融合的方式有兩種：緊耦合和鬆耦合。在緊耦合體係中，WLAN網關直接連接到UMTS網絡。而在鬆耦合體係中，WLAN網關並不是直接連接到UMTS網絡中，而是通過Internet或是IP骨幹網作為中介。在本係統中，利用鬆耦合體係來實現手持移動設備與UMTS網絡之間的通信。WLAN和UMTS的鬆耦合體係結構如圖5所示。

圖5　WLAN和UMTS的鬆耦合體係結構

4　實驗驗證
係統在綜合測試過程中取得了初步的結果，傳感器節點上的生命指標傳感器采集到的數據
，通過ZigBee無線通信方式將數據發送至監護基站設備
，並顯示在基站設備的LCD上。每個病人總的數據傳輸量在22～76 kb / s之間(依據心電圖電極的數量而變化) ,常用測量信號的頻率範圍和數據量如表1所示。由該基站裝置將數據傳輸至所連接的PC或者其他網絡設備上，通過In2ternetwangluojiangshujuchuanshuzhiyuanchengyiliaojianhuzhongxin
，youzhuanyeyiliaorenyuanduishujujinxingtongjifenxi，tigongbiyaodezixunfuwu
，shixianyuanchengyiliao。ruzaijiuhuchezhong

，jijiurenyuanhaiketongguoGPRS實現急救病人情況的實時傳送，以利於醫院搶救室及時做好準備工作。

表1 常用測量信號的頻率範圍和數據量
 

5　結　論
筆(bi)者(zhe)所(suo)設(she)計(ji)的(de)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)網(wang)絡(luo)式(shi)監(jian)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)及(ji)係(xi)統(tong)，可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)監(jian)護(hu)設(she)備(bei)與(yu)醫(yi)療(liao)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)連(lian)線(xian)，在(zai)獲(huo)得(de)較(jiao)準(zhun)確(que)的(de)測(ce)量(liang)指(zhi)標(biao)的(de)同(tong)時(shi)，免(mian)除(chu)患(huan)者(zhe)在(zai)家(jia)庭(ting)與(yu)醫(yi)院(yuan)之(zhi)間(jian)奔(ben)波(bo)。同(tong)時(shi)，在(zai)醫(yi)院(yuan)病(bing)房(fang)內(nei)建(jian)立(li)無(wu)線(xian)監(jian)測(ce)網(wang)絡(luo)，很(hen)多(duo)測(ce)試(shi)項(xiang)目(mu)可(ke)在(zai)病(bing)床(chuang)上(shang)完(wan)成(cheng)，極(ji)大(da)地(di)方(fang)便(bian)病(bing)人(ren)就(jiu)診(zhen)。另(ling)外(wai)，本(ben)係(xi)統(tong)還(hai)具(ju)有(you)高(gao)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)擴(kuo)展(zhan)性(xing)，通(tong)過(guo)Internetkeyishiyuanliyiyuandengyihujigoudebingyuanyenengsuishidedaobiyaodeyiliaojianhuheyuanchengyishengdezixunzhidao。bizhejiangjinyibukaifagaixitongderuanjianheyingjian
，yitigaoqiwendingxingheshiyongxing，tongshiyejianggenjuteshudexuyaodingzhikaifashangcengguanliruanjianyijiwanshanyiliaojianhuguanlipingtairuanjian。