無線傳感器網絡在醫療中的應用

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摘要：首先簡介無線傳感器網絡的體系結構以及無線傳感器網絡在醫療中的應用情況，接著對無線傳感器網絡醫療監護系統的體系結構以及監護節點的設計進行闡述，最后，闡述無線傳感器網絡應用到醫療監護時存在的挑戰。

0 引言

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network)是一項綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域技術的新興技術，該技術具有廣泛的應用場景。

隨著技術的發展，WSN(Wireless Sensor Network)將會在醫療實踐的許多方面產生深遠影響。本文主要闡述無線傳感器網絡醫療監護系統的體系結構以及監護節點設計的一般原則。

1 無線傳感器網絡的體系結構

典型的無線傳感器網絡結構如圖1。在監測區域內布置大量傳感器節點，節點間采用自組織方式進行組網以及利用無線通信技術進行數據轉發，每個節點都具有數據采集與數據融合轉發雙重功能。節點對本身采集到的信息和其它節點轉發給它的信息進行初步的數據處理和信息融合之后以相鄰節點接力傳送的方式傳送到基站，然后通過基站以互聯網、衛星等方式傳送給最終用戶。

節點是無線傳感器網絡的基本功能單元，具體應用不同，節點的設計也不盡相同。傳感器節點的基本組成模塊有：傳感單元、處理單元、通信單元以及電源部分，節點的結構見圖2。此外，根據具體應用要求可以添加功能單元，如：定位系統、移動系統以及電源自供電系統等。

2 無線傳感器網絡在醫療中的應用情況

無線傳感器網絡利用其自身的優點(如低費用、簡便、快速、實時無創的采集患者的各種生理參數等等)，使其在醫療研究、醫院普通/ICU病房或者家庭日常監護等領域中有很大的發展潛力，是目前研究領域的熱點。

在病人身上放置用于檢測人體參數的微型傳感器節點，可對病人的心率、血壓、心電、心音等生理參數進行遠程實時監測，并將信息匯總傳送給監護中心，進行及時處理與反饋;利用WSN長期收集被觀察者的人體生理數據，對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，也有其獨特的應用。總之，無線傳感器網絡為未來的遠程醫療監護系統提供了更加簡便、低費用的實現手段。

3 基于無線傳感器網絡的醫療體系結構

基于無線傳感器網絡的醫療監護系統主要由醫療傳感器節點、醫療監護基站(醫療SINK節點)以及社區/醫院監護中心這幾個部分組成。其監護體系如圖3所示。

圖3　一種基于無線傳感器網絡的遠程醫療監護系統結構

醫療傳感器節點與監護基站組成個人/家庭或者病房無線傳感器網絡，多個這樣的網絡可以組成社區或整個醫院監護網絡，甚至更大范圍的遠程醫療監護系統。首先，醫療傳感器節點采集人體生理參數，并對采集到參數簡單處理后，通過無線通信的方式直接或者間接逐跳方式把數據傳輸到基站上。監護基站對數據進行進一步處理后轉發給監護中心，監護中心進行分析處理，并及時對病人進行信息反饋。監護中心還可以采用多種方式(Internet，移動通信網絡等)進行遠程數據傳輸，與其它監護中心共享信息。

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