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;lingyileishizaiputongrenyuandejiatingneihuozhehuwai
，zaiyishengdezhidaoxia
，youhuanzhebenrenhuoqijiashushiyongyuanchengyiliaojianhuxitongduiqijinxingjianhu，suodeshenglizhibiaojiangjishichuansonggeixiangguanyisheng。muqian，yiyuansuoshiyongdejianhuxitong，daduoshijianlizaixianlanlianjiedejichushang，wangwangtijihegonghaoda
，bubianyuxiedai，qieyaoqiuzaihuanzheshenbianshiyong

，xianzhilehuanzheheyihurenyuandexingdong，zengjialetamendefudanhefengxian，yuelaiyuebushiyingdangjinshishi、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)jinxingcaiji

，zuihoutongguowuxianshujutongxindanyuanjiangshujuchuangeikongzhihexianshidanyuanzhongdexinxichulimokuai，yifangmianduijieshoudaodeshujujinxingchulihexianshi
，lingyifangmianjiangjieguoshujucunrushujukugongjiansuohehuifang。jiediandehexinshiwuxianshujutongxindanyuanheshenglixinxiyushujucaijidanyuan。

2. 2　無線數據通信單元
zaiyiyuanli，suoyingyongdeyiliaojianhushebeiduidiancifushedeyaoqiuhengao。duiyushebeilaijiang，fushedediancibojibunengganraoqitashebeizhengchanggongzuo，tongshiyeyingjuyouyidingdekangganraonengli，bushouqitashebeifushechudedianciboganrao。yinci，zaiyiyuanhuozheshiyongwuxiantongxindejiatingzhongshiyongdeyiliaoshebei
，shejizhongbixuduicijinxingchongfenkaolv。
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. 4標biao準zhun

，在zai數shu千qian個ge微wei小xiao的de傳chuan感gan器qi之zhi間jian相xiang互hu協xie調tiao實shi現xian通tong信xin。這zhe些xie傳chuan感gan器qi隻zhi需xu少shao量liang能neng量liang，以yi接jie力li的de方fang式shi通tong過guo無wu線xian電dian波bo將jiang數shu據ju從cong一yi個ge傳chuan感gan器qi傳chuan至zhi另ling一yi個ge傳chuan感gan器qi
，因yin此ci，通tong信xin效xiao率lv非fei常chang高gao。它ta可ke用yong普pu通tong幹gan電dian池chi作zuo電dian源yuan，在zai一yi般ban情qing況kuang下xia
，可ke支zhi持chi6～24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、xindiandengshuju，zezhixuyaojiangxiangyingdechuanganqijieruyuliudejiekou，xingchengxindewuxianchuanganqijiedian，kaifaxiangyingdeqianrushikongzhijichuliruanjian，jiukeyijiangjiedianzhijiejiarudaogaiwuxianchuanganqiwangluozhong。

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In2ternet網wang絡luo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分fen析xi
，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。如ru在zai救jiu護hu車che中zhong，急ji救jiu人ren員yuan還hai可ke通tong過guoGPRS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guoInternetkeyishiyuanliyiyuandengyihujigoudebingyuanyenengsuishidedaobiyaodeyiliaojianhuheyuanchengyishengdezixunzhidao。bizhejiangjinyibukaifagaixitongderuanjianheyingjian，yitigaoqiwendingxingheshiyongxing，tongshiyejianggenjuteshudexuyaodingzhikaifashangcengguanliruanjianyijiwanshanyiliaojianhuguanlipingtairuanjian。