移動(dòng)醫(yī)療保健系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探討

推動(dòng)移動(dòng)醫(yī)療保健從概念變成現(xiàn)實(shí)的幾個(gè)因素包括老年人口的增長(zhǎng)、醫(yī)療保健費(fèi)用的增加、對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療保健的需求，以及對(duì)健康生活和健身的增長(zhǎng)意識(shí)和需求(圖1)。過(guò)去，阻止這一概念成為現(xiàn)實(shí)的障礙是網(wǎng)絡(luò)連接、安全性、可靠性以及低成本和低功耗等要求。

　　圖1 ：醫(yī)療保健發(fā)展的推動(dòng)因素。

　　人們做了大量的工作以便利用技術(shù)來(lái)改進(jìn)醫(yī)療設(shè)備的質(zhì)量和易用性。影響無(wú)線醫(yī)療解決方案的一個(gè)關(guān)鍵因素是要大大地縮小醫(yī)療設(shè)備的尺寸，使移動(dòng)醫(yī)療保健設(shè)備遍布診所、醫(yī)生辦公室乃至廣大患者的家中(圖2)。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員必須徹底了解模擬和嵌入式處理、系統(tǒng)知識(shí)、全球支持基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)、高級(jí)工藝技術(shù)以及醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展演進(jìn)，此外還必須始終滿足醫(yī)療市場(chǎng)對(duì)質(zhì)量和可靠性的高標(biāo)準(zhǔn)要求?！　?/p>

　　圖2：無(wú)線技術(shù)對(duì)醫(yī)療保健的影響。

　　近年來(lái)，隨著藍(lán)牙低功耗(BLE)和ANT等低功耗無(wú)線技術(shù)在智能電話和一些單模外圍設(shè)備的廣泛采用，一個(gè)使廣大醫(yī)生和護(hù)理人員能夠無(wú)線連接醫(yī)療保健監(jiān)控系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。盡管一些家庭保健設(shè)備可能是移動(dòng)式的(如活動(dòng)監(jiān)視器等)，但有一些保健設(shè)備通常會(huì)固定安放在家里的某個(gè)地方(如體重秤等)，可能無(wú)法連接無(wú)線網(wǎng)關(guān)。由于人們常常在家里四處走動(dòng)，所以如手表或首飾等可穿戴式設(shè)備可以自動(dòng)將來(lái)自遠(yuǎn)處重量秤的緩沖數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊抑辛硪惶幍木W(wǎng)關(guān)。

　　對(duì)大多數(shù)患者監(jiān)控系統(tǒng)都而言，非常重要的一點(diǎn)是在確保移動(dòng)性和系統(tǒng)靈活性的同時(shí)還需保證數(shù)據(jù)完整性。Wi-Fi和以太網(wǎng)是讓醫(yī)院對(duì)所有其設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)并連接至患者家中的接口?；颊叽┐魃蠠o(wú)線身體傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備后，護(hù)理人員就可以遠(yuǎn)程連接患者。利用醫(yī)院的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或鏈路，連接至患者的家庭安全系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集成管理器甚至是一部手機(jī)便可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)傳輸給護(hù)理人員或呼叫中心，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)患者家庭個(gè)人情況的不間斷監(jiān)測(cè)(圖3)?？刁w佳健康聯(lián)盟(Continua Health Alliance) 是一家由世界上領(lǐng)先的健康護(hù)理及技術(shù)公司組成，以改善個(gè)人健康的非贏利性、開(kāi)放性產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，旨在建立一個(gè)促進(jìn)患者自主性的通用個(gè)人遠(yuǎn)程保健解決方案系統(tǒng)。此外，它還讓人們和許多機(jī)構(gòu)組織可以更好地管理健康。獲得保健行業(yè)認(rèn)證的急切需求，將進(jìn)一步增加各種通用設(shè)備的使用，而這些設(shè)備的協(xié)同工作又會(huì)進(jìn)一步完善保健生態(tài)系統(tǒng)。

　　圖3 ：醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)。

　　接口和標(biāo)準(zhǔn)

　　在努力建立互操作性醫(yī)療設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程中，康體佳健康聯(lián)盟對(duì)通過(guò)傳輸協(xié)議(如USB、BLE和Zigbee等)連接至數(shù)據(jù)集成器(或管理器)的各種醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行了定義(圖 4)。該聯(lián)盟采用了許多現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)在各種醫(yī)療設(shè)備之間傳輸和接收數(shù)據(jù)。如果某個(gè)醫(yī)療設(shè)備廠商想要在其產(chǎn)品上使用“Continua”標(biāo)識(shí)，必須通過(guò)一個(gè)嚴(yán)格的認(rèn)證過(guò)程。

　　圖4：無(wú)線接口和標(biāo)準(zhǔn)。

　　通信距離、數(shù)據(jù)速率和功耗都是選擇某種無(wú)線接口時(shí)的關(guān)鍵考慮因素。藍(lán)牙和BLE協(xié)議均具有一定的通信距離，并且擁有比Zigbee更高的數(shù)據(jù)速率。相比傳統(tǒng)的藍(lán)牙技術(shù)，BLE對(duì)傳感器而言具有更高的功效，從而可以使用更小尺寸的電池。另一方面，Zigbee具有中等的數(shù)據(jù)速率和占空比，并且支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，從而允許在相同系統(tǒng)中使用多個(gè)傳感器以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的通信距離。

　　為外圍設(shè)備選擇正確的解決方案

　　為外圍產(chǎn)品選擇無(wú)線技術(shù)和解決方案時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員需考慮一系列問(wèn)題。

　　網(wǎng)絡(luò)處理器與真正的單片機(jī)解決方案各有優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)處理器的優(yōu)點(diǎn)是：接口簡(jiǎn)單，易于集成;無(wú)需現(xiàn)有應(yīng)用程序代碼端口。單芯片解決方案的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)減少 BOM 組件實(shí)現(xiàn)成本最小化;占用更少的板級(jí)空間，實(shí)現(xiàn)功耗優(yōu)化。

　　當(dāng)尋找一家可以提供整套解決方案的廠商，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員需要清楚自己的需求——您需要網(wǎng)絡(luò)處理器還是單芯片解決方案?您要求一個(gè)完全兼容、集成的 BLE 堆棧嗎?您需要單模式還是雙模式支持?您要求配置文件，即一種易用接口嗎?您要在模塊中設(shè)計(jì)，還是要直接將芯片集成到板上?您需要 RF 設(shè)計(jì)支持嗎?您要求第三方硬件、軟件、系統(tǒng)集成支持嗎?

　　根據(jù)產(chǎn)品和業(yè)務(wù)需要，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以選擇不同的組合。TI 提供了多種可滿足眾多廠商各種需求的解決方案，從而讓這一過(guò)程變得更加容易。

　　本文小結(jié)

　　從技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度看，移動(dòng)醫(yī)療保健產(chǎn)品的成功有賴于眾多解決方案的供應(yīng)情況。這些解決方案實(shí)現(xiàn)了便攜性、網(wǎng)絡(luò)接入和數(shù)據(jù)安全性。預(yù)計(jì)保健監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將迅速地從醫(yī)院普及到普通家庭中，這將有助于醫(yī)生和患者監(jiān)控與患者健康相關(guān)的趨勢(shì)和事件。毫無(wú)疑問(wèn)，為監(jiān)控系統(tǒng)提供具有各種功能的安全基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)是其中的關(guān)鍵。

.