無線傳感技術(shù)及在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用展望

無線傳感以及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為健康信息采集、人員及物資的身份識別、精確定位奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。“無邊界”感知醫(yī)院是以無線傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，建立新型的全時間、全空間上的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)新模式，實現(xiàn)“無邊界”遠(yuǎn)程會診，疑難危重病例討論，“無邊界”疾病預(yù)警及診療評估。

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通訊。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)叫做物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

享有基本衛(wèi)生保健服務(wù)、健康水平不斷提高，是人民生活質(zhì)量改善的重要標(biāo)志， 是全面建設(shè)小康社會、推進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要目標(biāo)。2010年2月，衛(wèi)生部發(fā)布的“關(guān)于改進公立醫(yī)院服務(wù)管理方便群眾看病就醫(yī)的若干意見”中明確指出：三級醫(yī)院與社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)機構(gòu)和基層醫(yī)院要建立分工協(xié)作關(guān)系、著力提高基層醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)的服務(wù)能力和水平；利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)，逐步建立遠(yuǎn)程診斷和會診系統(tǒng)，逐步解決縣醫(yī)院診斷問題，保障重大疾病規(guī)范化診療的基礎(chǔ)質(zhì)量。

1 無線傳感技術(shù)及在醫(yī)療領(lǐng)域的研究進展

目前，日新月異發(fā)展中的無線傳感以及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為健康信息采集、人員及物資的身份識別、精確定位奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，使實現(xiàn)“無邊界”醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)成為可能。多方面的技術(shù)發(fā)展必將在醫(yī)療領(lǐng)域大有作為。如日趨成熟的射頻自動識別（RFID）傳感技術(shù)，利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)，可實現(xiàn)人員身份、設(shè)備資源的自動識別和信息共享[1,2]。在“無邊界”醫(yī)療服務(wù)中與信息化平臺相結(jié)合，綜合應(yīng)用GPS技術(shù)和定位技術(shù)，可以提高醫(yī)療環(huán)境中的人員、設(shè)備的管理水平和管理效率。更令人為之振奮的是，隨著生物傳感器的不斷發(fā)展，無線生理傳感器網(wǎng)絡(luò)（WBSN）已逐漸向集成化、微型化、低功耗和智能化等方向發(fā)展。技術(shù)的無線化、低成本的優(yōu)勢，可大大縮減院內(nèi)常規(guī)醫(yī)療檢查的工作時間，降低院內(nèi)外監(jiān)護系統(tǒng)建設(shè)和醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的費用。

美國堪薩斯州立大學(xué)、西班牙馬拉加大學(xué)&艾美利亞大學(xué)、日本東芝公司、中國香港中文大學(xué)、無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院等多家機構(gòu)已經(jīng)成功實現(xiàn)了常規(guī)生理指標(biāo)（如血糖、血壓、血氧、脈搏等）的傳感器節(jié)點設(shè)備研發(fā)。在病理疾病的指標(biāo)檢測方面，一批生物傳感器基本技術(shù)及方法不斷涌現(xiàn)[5]，為疾病的早期診斷及療效判斷帶來了革命性的發(fā)展?jié)摿Γ墒蕉囿w征、多參數(shù)測量、安全可靠的生物傳感器及其組網(wǎng)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)等領(lǐng)域值得進一步探索及研發(fā)。

1.1 RFID關(guān)鍵技術(shù)

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。

主要包括產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)兩方面，其中RFID產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)主要包括： 標(biāo)簽芯片設(shè)計與制造：例如低成本、低功耗的RFID芯片設(shè)計與制造技術(shù)，適合標(biāo)簽芯片實現(xiàn)的新型存儲技術(shù)，防沖突算法及電路實現(xiàn)技術(shù)，芯片安全技術(shù)，以及標(biāo)簽芯片與傳感器的集成技術(shù)等。

天線設(shè)計與制造：例如標(biāo)簽天線匹配技術(shù)，針對不同應(yīng)用對象的RFID標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，多標(biāo)簽天線優(yōu)化分布技術(shù)，片上天線技術(shù)，讀寫器智能波束掃描天線陣技術(shù)，以及RFID標(biāo)簽天線設(shè)計仿真軟件等。

RFID標(biāo)簽封裝技術(shù)與裝備：例如基于低溫?zé)釅旱姆庋b工藝，精密機構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，多物理量檢測與控制，高速高精運動控制，裝備故障自診斷與修復(fù)，以及在線檢測技術(shù)等。

RFID標(biāo)簽集成：例如芯片與天線及所附著的特殊材料介質(zhì)三者之間的匹配技術(shù)，標(biāo)簽加工過程中的一致性技術(shù)等。

2 “無邊界”感知醫(yī)院設(shè)想

“無邊界”感知醫(yī)院是以無線傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，建立新型的全時間、全空間上的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)新模式， 主要包括以下幾個方面的研究內(nèi)容：

2.1 “無邊界”遠(yuǎn)程會診

設(shè)計及實施基于無線傳感技術(shù)的遠(yuǎn)程會診及病例討論平臺，主要通過高分辨率的視覺信息采集技術(shù)建立大區(qū)域醫(yī)療機構(gòu)間的協(xié)同診療網(wǎng)絡(luò)，做到異地會診、準(zhǔn)確評估、及時轉(zhuǎn)診，有效整合和平衡醫(yī)生資源。

2.2 突發(fā)危重病例一體化感知、診治監(jiān)控

對突發(fā)危重病例，發(fā)揮大區(qū)域醫(yī)療機構(gòu)間的協(xié)同診療網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)療服務(wù)能力，以患者醫(yī)療健康信息融合及協(xié)同感知技術(shù)為手段，為患者提供高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)，利用“無邊界”感知醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)和人才資源優(yōu)勢，實現(xiàn)突發(fā)危重病例的診治和監(jiān)控，從而解決各社區(qū)群眾大病、重病、疑難病的就醫(yī)難問題。

2.3 “無邊界”疾病預(yù)警及治療評估

3 “無邊界”感知醫(yī)院技術(shù)體系架構(gòu)

“無邊界”感知醫(yī)院的多個研究內(nèi)容基于統(tǒng)一的四層一體系的技術(shù)架構(gòu)模型，其設(shè)計如圖1所示，包括感知醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層、通用及專用標(biāo)記傳感器及網(wǎng)絡(luò)層、信息存儲及中間件層、“無邊界”感知醫(yī)院應(yīng)用服務(wù)層，以及無線網(wǎng)絡(luò)信息安全保障體系。
 

其中感知醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層描述系統(tǒng)的協(xié)議及制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；最上層的“無邊界”感知醫(yī)院應(yīng)用服務(wù)層采用基于“需求驅(qū)動”的服務(wù)定制及管理模式，拓展系統(tǒng)功能，提供具體的“無邊界”遠(yuǎn)程會診， 突發(fā)危重病例一體化感知、診治監(jiān)控，“無邊界”疾病預(yù)警及治療評估服務(wù)，等相關(guān)服務(wù)及功能。無線網(wǎng)絡(luò)信息安全保障體系制定無線傳輸、數(shù)據(jù)傳輸加密、服務(wù)訪問權(quán)限管理等安全技術(shù)及手段，合理保障個人隱私及服務(wù)安全。