基于5G网络和wifi的移动医疗物联网系统设计与测试(2)

Qq一八三二五九零八二七 第一章 绪论

1.1 研究背景

近些年来，由于人类预期寿命的提高和出生率的下降，使得地球上很多国家都呈现出老龄化的状态。预计到2040年，全球65岁以上的老年人口比例将超过总人口数的20%，中国的老龄化比例或将超过30%。[1]与年轻人相比，老年人患病的几率更高，这意味着他们必须做好早期的预防和保健措施。迄今为止，人类60%以上的死亡来源于心脏病、癌症、慢性呼吸系统和糖尿病等慢性疾病。然而，偏远地区的医疗资源缺乏、医疗预约的费时、路途的遥远及诊疗流程的相对复杂等状况都可能导致普通群众不能及时获得有效的医疗保健服务。[2]IEEE美国医疗技术政策委员会指出：采用现有的和新兴的技术相结合可以提升医疗保健服务的效率和质量，并且可以抑制成本的增加，更重要的是，能够提高大众群体的健康生活质量。[3]因此，针对广大群体，研究为其提供一个低成本、高效率、高质量的医疗保健服务有着十分重要的社会意义。

随着社会的发展，医疗保健及预防医学受到了人们的普遍关注和重视，我国的医疗卫生体系提出了移动医疗信息化的解决方案，开始高度重视医疗模式的转

[4]变。即由治病为主向预防为主方向的转变；由服务病患向服务全体居民的转变。

人口老龄化加速、慢性疾病困扰及医疗资源紧缺等社会难题的出现，促使着我国的医疗卫生体系不再仅限于疾病的治疗，更加关注疾病预防、医疗保健等服务内容。[5]以“早期干预，早期诊断，鼓励与维持健康，提高生活质量”为中心思想，逐步控制慢性疾病的蔓延和加强疾病的检测与预防控制。针对各类疾病的控制与预防，通常需要对人体的生理数据的进行实时记录与监测，通过早期分析与干预才能达到良好的控制效果。[6]传感器技术为生物医疗监护提供了一个重要的机遇，譬如在医疗场所或者在家，可以进行长期连续性的医疗监测。例如，近期应用较为广泛的穿戴式医疗传感器设备具有自动采集体征数据和传输数据的功能，在一定程度上降低了医疗护理成本，成为了家庭和社区医疗中的保健工具。

随着信息与通信技术的高速发展，移动智能设备、无线通信网络、智能生物传感器等技术的兴起，给移动医疗行业带来了前所未有的发展机遇。在中国，移动医疗市场蕴含着巨大机会，源于中国拥有世界上最大的移动网络市场及当前医疗资源紧张这两大背景。随着移动互联网和智能终端的普及和发展，基于已有的

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Qq一八三二五九零八二七 移动信息需求也开始渗透到应用领域的各行业。近几年，越来越多的医疗机构和企业借助于新兴技术的发展势头，对移动医疗与健康服务领域进行了深入的研究和探索，这势必会为社会开启一种新型医疗保健模式。这一点也证明了移动医疗服务行业即将成为无线通信网络、生物医学传感器和移动智能设备发展的新兴产物。

现如今移动智能设备被认为是非常有前景的医疗保健工具，借助于人们对它的依赖，让它成为人们健康生活的“护航护士”，通过早期干预及鼓励，以此来提高人们的生活质量。结合Wi-Fi、蓝牙等移动无线通信技术，让人们可以拥有一种交互式的医疗服务（如自我诊断和预防保健、远程康复和治疗）。[7]很明显，无线通信技术正为医疗领域的运作方式带来重要改变，并升级了目前的医疗模式，让移动医疗成为一种时尚趋势。[8-9]这种新型医疗服务模式只是对传统医疗体系的一种补充和促进，能够有效地降低了现有医疗资源的消耗，提高了居民的健康水平，方便了用户与医疗机构或企业之间的信息共享与交互。由于智能终端的移动性、便携性、可靠性等诸多特点，为各种医疗应用软件及嵌入式设备在终端上的实现提供了应用平台。结合无线通信网络的覆盖性广和智能终端的移动性，使得广大群众可以不再受到时间和地点的限制。

1.2 研究目的与意义

基于上述背景，本系统将要综合5G wifi和5G网络、移动通信设备和医疗业务中间件，形成一个智能化、移动化的物联网系统。其中5G wifi是为了满足医生护士通讯的及时性，5G网络是为了满足病患端的及时性，即使在信号较差的地区也会短时间传输大量数据；移动通讯设备包括以Android、iOS系统的手机、iPad等；医疗设备的功能包括体征检查报告、在线诊疗、健康指南及个性化保健监督等。

研究与实现现代化移动医疗的意义主要包括以下几点：

（1）借助无线通信网络、移动智能设备及传感器等技术，提高医疗效率和降低医疗成本，实现医疗服务信息的共享和技术的创新。[10]

（2）为居家养老提供了优良保障。通过移动医疗系统，可以提高空巢老人的生活质量和健康水平，为那些工作繁忙，无暇照看父母的子女，提供了便捷。

（3）通过实时监测与在线诊疗，可以有效地管理各种慢性疾病和预防疾病。

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Qq一八三二五九零八二七 （4）让原本那些医疗资源缺乏的偏远地方，不再被疾病困扰，享受基本的

通过早期干预、鼓励与维持健康，可以避免严重情况的发生。

医疗卫生服务。

（5）改善目前国内医疗资源紧张的状态，缓解日益增长的移动化需求，促进医疗保健服务行业的发展。通过移动医疗保健，可以提高居民的生活质量和降低医疗资源的消耗。

1.3 国内外文献综述

移动医疗是一种通过将传感器技术和移动计算，无线通信技术集成到一体的新兴的医疗保健模式。研究表明，到2015年，将会有超过5亿人群使用移动医疗应用[11]。在早些时候，美国最先提出将通信技术和电子技术融合到医学科学领域的移动医疗想法，到目前为止，全球50%以上的移动医疗服务都应用在美国。继美国之后，墨西哥和欧盟等国家也开始进行移动医疗方面的研究与应用[12]。早在20世界70年代，NASA就运用了远程监护技术实现了宇航员的生理参数监测。随后，把人体状态监护的微型设备应用于士兵身上，用来监控携带者的各项生理数据。西班牙Asadullah Shaikh等人设计了一种无线监护系统，该系统软件平台是基于嵌入式Linux，用于定量测量脉冲血氧[13]。法国Eric Page等人将低功耗实时嵌入式传感器运用于移动医疗中，设计了一种可移植系统[14]。这个系统设计通过双向传感器对病人重要的生理指标变化进行实时检测，并且可以储存三个月时间内采集到的数据及生理记录。巴西J.S.Dias等人研究了一种新的移动医疗系统，能够提高病人的监测和护理能力[15]。在医院建立系统的服务器端，用于存储和分析数据，而客户端是用来收集数据并进行监控。通过TCP/IP和UDP协议，将生理数据信号转换成数据包发送到医疗数据库的服务器。Seto等人对移动医疗进行综合研究之后，提出了一个关于心脏衰竭的远程监护系统，此系统可以及时的进行自我保护和临床反馈[16-17]。

慢性疾病、人口老龄化、医疗保健及医疗资源紧缺等问题已经成为社会各界非常关注的问题。为解决这些问题，当今社会的迫切需要是要设计实现一种高效的医疗保健服务工具。[18]像著名的苹果公司就推出了一种基于iHealth的移动血压检测系统，通过此系统，用户可以查看自身的血压数据，记录数据变化情况并作成报告。同时，还可以通过电子邮件将报告结果与医护人员共享。[19]WellDoc

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Qq一八三二五九零八二七 致力于创造一个终端加云计算的糖尿病管理平台，患者可以用移动终端方便地记录和存储血糖数据。对于传送到云端的血糖数据，可以利用云算法对其进行计算分析，从而为患者提供反馈信息，还可以及时提醒医生和护士。[20]ZEO公司通过向用户销售腕带和头贴医疗仪器，可以通过蓝牙与终端相连，记录睡眠周期，并给出质量评分。

相比于国外，国内的移动医疗系统还处于研究与探索阶段，实际部署还是较少。但是我国政府对移动医疗持着大力支持的态度，相关部门也制定相应的政策来支持和鼓励移动医疗行业的发展。工业部、科技等部门分别将个人医疗监护，远程诊断列入了“十二五”规划的发展重点，并提供适当的资金资助。卫生部还赞助了在合作医疗服务示范工程中的一些移动健康示范项目，包括医疗记录、疾病和健康监测数据质量、其他移动医疗解决方案等。最近，广东乐心医疗公司就推出了一款远程血压计，通过蓝牙传输和支持智能设备的终端应用，方便居民在家进行血压的测量，并即时地把数据自动通过网络传输到家人的手机里面，方便家人借助智能终端远程监测血压变化。[21]目前国内的许多医疗机构、企业和一些高校对移动医疗的应用做出了许多研究，也获得了很多成就。由于国内市场的移动医疗应用发展还不够稳定，尽可能的选择知名医疗机构推出的应用软件，而目前国内被推出的较为出名的医疗应用有“春雨掌上医生”、“快速问医生”、“家庭用药助手”、“5U家庭医生”和“全科医生”。“春雨掌上医生”主要采用以自查和在线文字描述病情为技术手段，主要提供疾病的诊断服务，用户可以按科室和病状来获得专业的医疗诊断意见。[22]此外，用户还可以用文字描述病情向医生进行在线咨询，相应的会得到公立二甲医院主治以上医生提供参考意见。此款医疗软件免费的向用户提供了诊疗服务，盈利模式不够清晰。“快速问医生”主要采用在线咨询为技术手段，以6万名经资质认证的专业医生资源作为医疗服务基础，用户可以使用它来向医生进行随时随地的在线咨询，通常在几分钟之内就可以得到答复。此款软件主要以轻度问诊为主，为用户提供医疗咨询服务。“家庭用药助手”主要采用为每个家庭提供专业用药服务的技术手段。[23]为用户提供对药物的真伪查询及保健食品的查询功能。同时它还利用LBS提供了快速查找周围药店的功能，以此方便用户在身边就能买到需要的药物。“5U家庭医生”是用来提供私人家庭医生服务的技术，主要面向中高收入用户，给予优质私人家庭医生介绍，

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Qq一八三二五九零八二七 并提供专业的医疗资讯、预约和临床服务，借此收取适当费用。在用户注册入会的同时将配对一位家庭医生，并在未来一段时间内保持长期稳定的服务关系，目前健康专家团队是由北京协和医院打造，主要面向母婴群体。

鉴于以上现状及形势，国内外都越来越重视移动医疗服务行业的发展。移动医疗的现状优势分析主要概括为以下几点：

1、移动医疗改变了人们的生活方式。用户根据自身的状况，进行在线确诊，自行去药店购买相应的商品。为工作繁忙的人群节省了大量的时间，免去了医院排队诊疗的苦恼，同时，节约了很多不必要的开支。

2、移动医疗有利于慢性疾病的管理和疾病的预防。伴随着生活质量的提高，工作节奏的加快，也导致了各类慢性病的发病率增加，如糖尿病、高血压、高血脂等。尤其是可穿戴式医疗设备的出现，使得慢性病患者能够很好的管理自身的健康，对于大众群体，也能实现健康的实时监控，降低了医疗资源的消耗。同时也降低了医疗服务成本。

3、提高了医院的工作效率。通过具有数据传输功能的穿戴式生物医疗仪器，居民可以自行佩戴，完成生理数据的测量。传统医疗的流程可以节省了，极大地方便了医生和患者。

1.4 研究方法

此文常用的研究方法为理论分析法、文献分析法、实证研究法和问卷调查法。 首先是理论分析法。第一章选题相关原理综述，包括了5G wifi的介绍、移动医疗信息系统简介和物联网介绍等。

其次是文献分析法。利用互联网等途径在网络与图书馆资料中实施搜寻与整合，对相关资料展开研究，认知相应原理，整合与总结出移动医疗物联网目前所处的状态。

再次是实证研究法。本文在进行5Gwifi信号测试的时候，在笔者实习的公司进行的测试；移动医疗软件服务满意度调查，使用的是“武汉市第五医院”的“移动护士工作站”软件。

最后是问卷调查法。为了调查病患使用移动医疗的满意度，对病患终端的使用者进行了问卷调查。

1.5 研究内容

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