论3G通信系统在社区医疗监护系统中的应用前景

jz066520 · 发表于 2014-6-1 12:54:22

【摘要】  通过介绍社区医疗的概念，我国第三代移动通信的技术特点及发展现状，讨论了基于3G系统的社区医疗监护系统构建的可行性及其发展前景。

【关键词】  社区医疗; 3G通信系统; 监护系统

1 社区医疗监护系统概念及现状

医疗监护仪器目前可以分为两类：一类是指在医院内由职业医生或专业技术人员使用的专门仪器，对病人进行生理指标的监护;另一类就是社区医疗监护系统，是指在不影响人们正常生活和工作的情况下，在家庭内或者户外，监测人体的生命参数，然后通过通信网络传输到社区医疗服务站或医院，一旦出现危重信号，可及时救治。为了使抢救人员能迅速到达抢救地点，监护仪还采用全球卫星定位技术获得位置信息，与生命参数同时发送[1]。

　　目前，医院所使用的监护方法，大多属于第一类，即使用固定的医疗监护仪，连接设备将传感器探头连接在病人与监护设备之间进行信号的传递。复杂的设备，众多的连线，会造成病人心理上的压力和紧张情绪，可能会影响病人身体状况，使得诊断所得到的数据与真实情况有一定差距，给病人和医护人员都带来不便，可能会影响对病情的正确诊断。

　　为了使经常需要测量生理指标的人员(比如慢性病人或者老年患者等)能够在家中在随意运动的状态下测量某些常规指标，目前国际上对社区医疗监护(远程医疗)的关注越来越强。减少监护设备与医疗传感器之间的连线，使得被监护人能够拥有较多的自由活动空间，在获得较准确的测量指标的同时，免除病人在家庭与医院之间奔波的劳苦[2]。

　　随着远程通信技术、信息技术和医疗保健技术的发展，远程医疗的出现使得社区医疗监护成为了可能，并正经历着剧变[3]。新一代的家庭医疗系统通过发展一系列微型化、低成本、便携式医疗检测、监护设备，借助家用诊断软件，可实现监护、诊断以家庭为主，治疗以医院为主的诊疗模式[4]。整个社区医疗监护系统分为三大部分：主机(监测站)、分机(微型生理监护仪)和通信网络等。就通信网络这一部分来说，现阶段的远程医疗，或社区医疗监护大多数都是基于互联网来进行生理指标的传输。也就是说，各种便携式生理指标监测仪器检测获取的生理指标都需要通过各种方式先传输到本地的计算机，然后再经互联网传输到医院的控制中心，其局限性就是无法进行实时传输及分析。

　　2 3G通信系统

　　3G是英文3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。

　　TDSCDMA即是Time DivisionSynchronized Code Division Multiple Access的缩写，是由中国大陆独自制定的3G标准，主要包括时分双工、智能天线、多用户检测、软件无线电、接力切换等特点和核心技术。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TDSCDMA标准。

　　中国自主的第三代移动通信技术(3G)标准终于已来到我们身边。截至2008年3月底，TD部署10个城市15000个基站的网络已经完成，经多方和多地测试通讯质量良好;现有11家终端企业取得了终端入网许可证，4家设备厂商取得了TDHSDPA设备入网许可证。从2008年4月份开始，3G服务开始正式开始使用，除了传统的语音、短信之外，试商用过程中，用户可以享受到高速上网、可视通话等数据业务功能。

　　3 基于3G系统的社区医疗监护系统构建的可行性

　　移动远程医疗技术实际上是利用现有移动数据通讯技术，解决传统的远程医疗问题，如远程诊断、远程手术指导、远程急救等[5]。而社区医疗监护系统中的远程医疗监护仪主要应用于家庭和个人，主要由非专业人士操作，所以必须具备良好的自适应性，生理参数测量的准确性和稳定性。操作的简易性，良好的安全性和无损测量，低成本设计等特点[6]。

　　随着移动通信技术、电子技术的不断发展，手机的普及程度不断提高，利用手机来传输生理信号的远程监护系统也不断得到开发应用[7]。但是，由于现阶段的第二代移动通信系统主要支持话音业务，仅能提供最简单的低速率数据业务，速率为9.6Kbit/s～14.4Kbit/s。改进后的第二代系统(2.5G)也仅能够支持几十K到上百K的数据业务，很难满足对生理指标的实时、高速的传输要求。而3G从技术上能够最大支持2Mbits/s的速率，并且还在不断的发展中，将来将能够支持更高的数据速率。这也为3G在医学领域的应用前景提供了良好的技术保障。表1给出了从2G到3G系统所支持业务速率的比较。表1 2G与3G支持的业务速率第三代移动通信系统由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，将形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区各种用户密度，提供更宽的工作频带、支持更加灵活的多种类业务(高速率数据、多媒体及对称或非对称业务等)，并使移动终端能够在不同的网络间进行漫游，支持高速移动环境，提供持话音、数据和多媒体等多种业务的先进移动通信网，完全能满足远程医疗通信的要求。表2为常用测量信号的频率范围和数据量[8]。表2 常用测量生理信号的数据量

　　远程医疗监护仪利用各种医疗传感器对人体参数进行检测，并对检测到的数据进行本地处理或者通过网络传输到远程医疗监护中心。监护系统的其中一个关键问题是监测数据的通信问题.可选择单片机作为系统的微控制器，控制通信模块对监测到的生理参数进行远程实时无线传输[9]。

　　因而，基于第三代移动通信系统的远程医疗监护系统具有以下特点：① 中国移动通过实施“三不原则”，降低使用门槛，2009年初中国移动即可基本实现2G用户“不换号、不换卡、不登记”，只需要换一个TD双模手机就可方便使用TD服务，这样降低了监护系统的使用成本。② TDSCDMA的无线传输方案综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。数据传输速度在行车情况下可达144kbps，在室内静止情况下可达到2Mbps。也就是说不管被监护者是在静止状态还是在运动状态都不会影响生理数据及图像的实时传输。③ 通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量，即可以保证所传输生理数据的准确性。④ 基于高度的业务灵活性，TDSCDMA无线网络可以通过无线网络控制器(RNC)连接到交换网络，如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。最终，还将实现让TDSCDMA无线网络与INTERNET直接相连。也就是直接通过3G系统可以实现高速将监测到的生理数据、图像等传输到互联网，而无需再经本地计算机连接网络。

　　4 结论

　　一种技术能够很好地满足市场需求，并具有良好的质量保证，才会体现出技术的意义。3G系统被设计为能够很好地支持大量的不同业务，并且能够方便地引入新的业务。各种不同的业务分别具有不同的业务特性，并且需要不同的带宽来承载。从数据、话音到动态视频，所需的带宽差别很大。另外，对于不同的通信业务其性能要求也是不同的，如语音，视频需要具有较好的实时性和连续性，但对数据并不要求太高的可靠性。而电子邮件、网上下载等则对时延并不是非常敏感，但要有高的数据可靠性。对于远程医疗监护系统所传输的数据来说，既要求具有实时性、连续性，同时又要求有非常高的准确性、可靠性，所有这些需求3G系统都能够很好地予以满足。因而，随着中国3G通信系统的发展，它作为社区医疗监护系统中的生理数据传输支持系统，将具有广阔的应用前景。

【参考文献】
  　　1 邓亲恺. 现代医学仪器设计原理. 北京: 科学出版社, 2004: 149～155.

　　2 赵泽, 崔莉. 一种基于无线传感器网络的远程医疗监护系统. 信息与控制, 2006, 35(2): 265～269.

　　3 白净, 张永红. .远程医疗概论.北京: 清华大学出版社, 2000: 1～10 .

　　4 饶伟, 邓月光, 杨阳, 刘静. 构建低成本家庭医疗装备系统的可行性研究. 科技导报, 2008, 26(3): 46～51.

　　5 诸强, 王学民, 胡宾. 无线远程医疗系统. 北京生物医学工程, 2004, 23(3): 225～227.

　　6 粱妃学, 郭劲松, 邓亲恺. 面向远程医疗的生理监护系统. 中国医疗设备, 2008, 23(6):11～13.

　　7 刘长生, 汤井田, 唐艳, 刘新桥. 基于GPRS心电监护系统的设计. 株洲: 湖南工业大学学报, 2007, 21(5): 25～28

　　8 罗惠谦, 任毅, 石道生. 基于ZigBee技术的无线医疗监护系统研究. 中国水运(理论版), 2007, 5(04): 148～149

　　9 王彩峰, 刘知责, 孟岗. 基于蓝牙技术和GSM网络的医疗监护系统设计. 微计算机信息, 2008, 24(16): 134～135, 77.

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