移动健康监护系统的发展现状和未来

    1.前言

　　20 世纪 90 年代由微型生物传感设备、智能纺织品、微电子工程和无线通信技术推动产生的移动健康监护系统，以其具有的数据通信、随时随地传输音视频信号、监测人体重要生命体征等功能，以及低廉的成本在一定程度上有效地解决了对于老年人和慢性病人的持续的随时随地的健康监护，受到了研究领域和行业的广泛关注。尤其在近几年，从简单的脉搏血氧计到复杂的移动心电图，从指压式测量仪到智能背心，从基于便携式设备到基于手机平台，从简单的体征测量到数据采集分析和决策支持，移动健康监护系统的研究正在飞速发展。本文旨在通过对移动健康监护系统的源起、基本原理、主要服务和产品进行研究，发现当前移动健康系统存在的问题以及未来的发展趋势，提升移动健康监护系统的性能，更好地满足用户的需求。

　　2.移动健康监护系统简介

　　人体基本生理信号（如心跳、呼吸、体温、脉搏等）的低负荷、长时间、连续动态监测技术是家庭和社区医疗中的一类关键技术，而移动健康监护系统就是使用移动计算和无线通信技术实时、连续、长时间的监测这类参数，并将获得的数据传送给医护人员，以供医护人员进行分析，使医护人员能获悉病人的当前状态并做出正确判断，从而对病人做出正确的处理。

　　移动健康监护系统是移动健康领域设备的一种，移动健康通常是指移动计算处理技术、无线通信和网络技术提供体检、保健、疾病评估、医疗、康复等服务。电子健康是医学信息学、公众卫生和商业交叉的新兴领域，关于通过网络健康服务、传送或加强信息的一系列相关技术。广义来说，电子健康不仅包括技术研发，同时还包括通过使用信息通信技术提升本地、区域或全球范围内的心理状态、思维方式、态度、网络协议、全球性思维等方面的健康关护。Joseph Tan指出移动健康的产生是由于信息通信技术自身由有线向无线的过渡和转换，由电子健康发展而来。从图 1 中，我们可以清楚地看到，随着硬件由最初的小型计算机向手持设备、网络由传统的以太网向 4G 的发展，医疗领域也从最初的病人信息系统项目（即信息通信技术在医疗领域的应用）到基于网络的电子健康管理、临床、财政、决策支持、专家系统和电子护理领域应用，再到移动病人的监护和管理。

图1. 电子健康向移动健康的演化过程

　　随着电子健康向移动健康的发展，也产生了诸如远程健康、远程病人监护以及移动健康监护系统等新的领域。根据世界卫生组织、Eysenbach、Pravin Pawar等对电子健康、远程医疗、移动健康和移动健康监护系统的定义，笔者认为，远程医疗是电子健康的一部分，因为电子健康同时还包括健康信息网络、电子健康记录等内容 ；远程医疗涉及的内容包括远程医疗会诊、远程医学教育、建立多媒体医疗保健咨询系统等内容，所以，移动健康仅为远程医疗的一种；而移动健康监护系统是移动健康领域的设备之一。

　　3.移动健康监护系统的基本原理

　　移动健康监护系统主要由体域网（Body Area Networks，BAN）和后端系统（Back-End System，BESys）组成（如图 3 所示）。

　　3.1 体域网（Body Area Networks，BAN）

　　体域网是一个由多个不同功能的传感器和移动基本单元（Mobile Base Unit，MBU）组成的通信设备网络，分布在身体周围，用来采集与健康相关的数据并进行简单的显示、存储和分析处理，从而为用户提供移动健康的服务。

　　（1） 传感器主要分为穿戴式传感器和植入式传感器两种，主要功能是实时测量和收集人体重要的生理参数，如心率、血压、体温和表温、血氧饱和度、呼吸频率和心电图等。针对不同的生理参数，采用不同的传感器，如血氧饱和度的测定是由血氧探头传感器来获取的，血压值的测量则是通过无袖带测量方法，GPS 系统等。

　　（2） 移动基本单元（Mobile Base Unit，MBU）是一个宽泛的概念，一般是指应用在 PDA 或智能手机上的功能程序。其主要功能包括以下三个部分 ：① 信号处理传输。传感器通信控制信号单元便捷的聚合处理来自身体各部位的实时生理数据，将数据传输到中心处理单元 ；②信号初步分析处理。中心处理单元拥有巨大数据容量和强大分析能力的服务器群，可提供数据初步分析、处理、挖掘等能力 ；③信号查询和显示。诸如 PDA、智能手机等移动终端通过连接中心处理单元接收和显示数据分析评估结果及其反馈。

　　（3） 体域网内部通信机制。一些传感器可以直接向移动基本单元传输信号，而其他的一些传感器则需要利用有线或无线连接向移动基本单元传输信号。常见的无线通信技术标准包括IEEE802.15（无线个人局域网工作组）的 IEEE 802.15.1（Bluetooth）和 IEEE802.15.14（Zigbee）两个标准，以及 infrared（IrDA）等 ；常见的有线通信网络包括传导性纺织材料、有线电缆等。其中 Bluetooth 和 Zigbee 两种技术标准以其低成本、低复杂性、低能耗等特点，成为移动健康监护系统 BAN 通信最常见的技术标准。

　　图3. 移动健康监护系统架构

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