【正文】 機(jī)械專業(yè)中英文文獻(xiàn)翻譯 第 1 頁 共 19 頁 中文 4961 字 出處： BioMedical Engineering OnLine, 2020, 2(7): 112 移動通信在多功能遠(yuǎn)程醫(yī)療保健系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘要： 本論文主要研究方向是對遠(yuǎn)程醫(yī)療和家庭監(jiān)測提供有效的緊急措施。可能出現(xiàn)緊急病例的場所很多，常見的有救護(hù)車，鄉(xiāng)村衛(wèi)生所及其它偏遠(yuǎn)醫(yī)療場所，比如船在廣闊的海面航行時也是一個很普通的可能的緊急醫(yī)療場所的例子，不過我們監(jiān)測的重點(diǎn)是醫(yī)療遙感監(jiān)測和家庭遠(yuǎn)程醫(yī)療。為了滿足上述不同領(lǐng)域的發(fā)展需求，我們設(shè)計了一個兼具實時、儲存和轉(zhuǎn)送功能的設(shè)備，該設(shè)備由一個基本單 元和一個遠(yuǎn)程醫(yī)療單元組成。一個完整的系統(tǒng)可以用于在救護(hù)車、鄉(xiāng)村衛(wèi)生所和輪船上處理緊急醫(yī)療事故，只需在緊急情況處安裝一個可移動的遠(yuǎn)程醫(yī)療單元，而在醫(yī)院專家處安裝一個基本單元；還可加強(qiáng)重病特別護(hù)理的防范工作，給重點(diǎn)護(hù)理組的醫(yī)生安裝一個基本可移動單元，同時遠(yuǎn)程醫(yī)療單元仍在重點(diǎn)護(hù)理病人所在地，這樣就可實現(xiàn)對家庭的無線監(jiān)測，通過安裝遠(yuǎn)程醫(yī)療單元在病人的家里，而基本單元在醫(yī)院或者是醫(yī)生的辦公室。該系統(tǒng)可傳輸重要的生物信號包括病人的肖像。而傳輸工作可通過 GSM 移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、衛(wèi)星連接系統(tǒng)或那些較清晰的舊式電話系統(tǒng)進(jìn)行。用這 個裝置，在處理突發(fā)事故或遠(yuǎn)程醫(yī)療事故時，一個專業(yè)醫(yī)生通過信息處理可以“移動”到病人所在地，從而指導(dǎo)非專業(yè)人員。為了保護(hù)和存儲在遠(yuǎn)程醫(yī)療過程中相互交換的所有數(shù)據(jù)，我們又開發(fā)了一個咨詢單元，使用多媒體資料庫存儲和管理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)技術(shù)上已被多個無線電通訊方法所檢測，另外它已在三個不同國家臨床試驗，使用的是標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)協(xié)議。 背景 遠(yuǎn)程醫(yī)療就是衛(wèi)生保健的傳遞及一段距離內(nèi)使用無線電通信手段實現(xiàn)醫(yī)學(xué)知識的共享。所以，遠(yuǎn)程醫(yī)療的目的是為了給人手不足的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供專家級的衛(wèi)生保健，通過現(xiàn)代化通信和信息知識提供先進(jìn)的緊 急醫(yī)療措施。遠(yuǎn)程醫(yī)療的概念是大約 30 年前隨著一些現(xiàn)在很普通的技術(shù)，比如電話、傳真機(jī)等提出的。目前，遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)包括的工藝技術(shù)有交互式視頻、高清晰度監(jiān)視器、高速互聯(lián)網(wǎng)和交換系統(tǒng)及高速無線電機(jī)械專業(yè)中英文文獻(xiàn)翻譯 第 2 頁 共 19 頁 通信含纖維光學(xué)和衛(wèi)星。 實時又專業(yè)化的醫(yī)學(xué)治療可以很大地提高人手不足的鄉(xiāng)村、偏遠(yuǎn)地區(qū)的衛(wèi)生保健服務(wù)。有效的突發(fā)病例遠(yuǎn)程醫(yī)療措施和家庭監(jiān)測方案是我們這個課題主要討論的范圍。在很多各種各樣的研究里，這個課題都是至關(guān)重要的。盡管救護(hù)車、鄉(xiāng)村衛(wèi)生所還有航海的輪船都可能發(fā)生緊急病例，但我們監(jiān)測的重點(diǎn)是醫(yī)療遙感勘測和后來的遠(yuǎn)程家庭醫(yī)療。 在緊急病例中必須進(jìn)行立即治療，最近的調(diào)查表明入院前早期而又專業(yè)化的病人護(hù)理有利于病人的存活，尤其是嚴(yán)重的頭部損傷、脊髓和內(nèi)臟損傷，為了病人以后的康復(fù)，處理病人的手段至關(guān)重要。 我們可以看看過去的車輛事故統(tǒng)計：在 1997 年，美國報道的 6753500 事故中有42020 人喪身， 2182660 個司機(jī)， 1125890 個乘客受傷；歐洲同樣時期有 50000 個人因撞車而喪身，而 50 萬人嚴(yán)重受傷；另外 1997 年，在希臘一個國家有高達(dá) 1/3 的人是因撞車而死， 2500 個致命傷害中 ﹪受傷時遠(yuǎn)離有能力的衛(wèi)生保健機(jī)構(gòu)，所以耗費(fèi) 了很長一段時間。此外，同樣的調(diào)查表明 66﹪的死者是在死前最近的 24 小時喪身的。 減小這種事故的死亡率是完全可能的，可通過采用一些病人可更好地進(jìn)行院前護(hù)理、監(jiān)測的方法和策略。療養(yǎng)監(jiān)測也可解決病人突發(fā)情況，重點(diǎn)就在于醫(yī)院對重點(diǎn)護(hù)理組的病人進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控，同時把監(jiān)控信息隨時隨地傳給能夠勝任的醫(yī)生。這樣，負(fù)責(zé)的醫(yī)生就的 24 小時掌握病人情況，即使不在場時也可通過先進(jìn)的無線電通信手段提供重要的咨詢，換句話說，視頻監(jiān)控是完全可行的。 方法 遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 由上所述，本論文的研究范圍是設(shè)計并實現(xiàn)一個綜合的醫(yī)療系統(tǒng)， 該系統(tǒng)可以處理不同距離醫(yī)療系統(tǒng)的需要，尤其表現(xiàn)在以下幾方面： ? 給救護(hù)車，鄉(xiāng)村衛(wèi)生所（或其他偏遠(yuǎn)的衛(wèi)生機(jī)構(gòu)）和航海的輪船提供緊急醫(yī)療措施 ? 實現(xiàn)對重點(diǎn)護(hù)理病人的監(jiān)測 提供家庭護(hù)理，尤其是那些遭受慢性或永久性疾病的人（像心臟病），換句話說，機(jī)械專業(yè)中英文文獻(xiàn)翻譯 第 3 頁 共 19 頁 我們研究的多功能系統(tǒng)由兩個主要部分組成： a. 遠(yuǎn)程醫(yī)療單元（它可以是手提式電腦或其它） 基本單元或醫(yī)生單元（它也可是手提式電腦或其它，一般都位于中心醫(yī)院里 面 圖一描述了系統(tǒng)的總體體系機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的每個不同的應(yīng)用即遠(yuǎn)程醫(yī)療單元位于病人所在處，而基本單元（或是叫醫(yī)生單元）即接收和監(jiān)測病人 的生理信號及肖像處。遠(yuǎn)程醫(yī)療裝置負(fù)責(zé)收集病人的資料（生理信號和肖像），然后自動把檢測到的信號傳送到基本單元。基本單元由一組用戶指令軟件組成，運(yùn)用這套指令 可以接收遠(yuǎn)程醫(yī)療裝置的資料、反饋信息及把重要信息存儲在地方資料室。該系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛 (每次只須稍作改變），可滿足現(xiàn)代衛(wèi)生保健的發(fā)展需求。 在系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)以前，上述遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用的總設(shè)想應(yīng)根據(jù)目前的發(fā)展趨勢和需求而制定，只有這樣，在設(shè)計和發(fā)展過程中，才能把諸多因素都考慮進(jìn)去，所以才能在任何環(huán)境和情形下達(dá)到最大的適用性和可用性。表一提供了這個總思路的結(jié)構(gòu)，同時 兼顧了一系列可影響遠(yuǎn)程醫(yī)療的標(biāo)準(zhǔn)（如價格、輕便性、自治性、裝置的重量和大小、計算機(jī)、攝像機(jī)的類型和質(zhì)量、所采用的通訊方法），除此之外遠(yuǎn)程醫(yī)療的應(yīng)用還可通過其它標(biāo)準(zhǔn)檢驗，像安全需要，傳輸類型（連續(xù)地存儲和轉(zhuǎn)送），心電圖要求等。這些在系統(tǒng)總體技術(shù)描述中將作詳細(xì)說明。 系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)實現(xiàn) 由上述可知，系統(tǒng)由兩個獨(dú)立模塊組成（圖一）： a)一個位于病人所在地，叫做遠(yuǎn)程醫(yī)療單元。 b)另一個位于醫(yī)生所在地，叫做基本單元。醫(yī)生在緊急病例或檢測一個偏遠(yuǎn)地方病人時可使用該系統(tǒng)。 系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)都建立在對用戶要求的詳細(xì)分析和對 系統(tǒng)功能的具體反應(yīng)的基礎(chǔ)上。而研究主要以遠(yuǎn)程醫(yī)療項目所經(jīng)歷的過程為基礎(chǔ)，像救護(hù)車和急救 112，它們使用遠(yuǎn)程醫(yī)療功能性裝置的功能原型已經(jīng)建立了，且通過了初步評估。通過這些具體實踐，我們已經(jīng)定相了解了實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療裝置的需要，這將進(jìn)一步促進(jìn)我們形成一個靈活的體系結(jié)構(gòu)，可用于需要信息傳輸?shù)木o急病例或者是監(jiān)測病例。 遠(yuǎn)程醫(yī)療單元負(fù)責(zé)從易發(fā)地帶收集和傳輸生理信號和病人的肖像，而醫(yī)生單元負(fù)責(zé)接收和顯示輸入數(shù)據(jù)。兩個場所間的信息流（分層描述）如圖二所示。 機(jī)械專業(yè)中英文文獻(xiàn)翻譯 第 4 頁 共 19 頁 a) 遠(yuǎn)程醫(yī)療單元 遠(yuǎn)程醫(yī)療單元主要包括四個模塊，生理信號獲得模塊，負(fù)責(zé)接 收生理信號；數(shù)碼相機(jī)模塊負(fù)責(zé)捕獲圖像；處理部件大多是私人計算機(jī)；通訊模塊（ GSM、衛(wèi)星或光學(xué)地面模擬器）。 所收集的病人生理信號（然后傳送到基本單元）主要有： ? 心電圖，由病人所用的監(jiān)視器決定 ? 心跳率 ? 無入侵血壓 ? 入侵血壓 ? 體溫 ? 肺活量 所使用的計算機(jī)由遠(yuǎn)程應(yīng)用的類型決定（遠(yuǎn)程醫(yī)療單元所發(fā)揮的作用），如表一所示， a)要求系統(tǒng)自動化，形狀小的，一臺像東芝， 100ct 的筆記本電腦即可，較輕便的機(jī)器裝置如圖 3 所示。 b)要求半自動，大小不限的，采用典型的奔騰處理機(jī)即可。c)而那些不要求自動化，輕便及大小的，一般的臺式 機(jī)即可選用。 遠(yuǎn)程醫(yī)療單元的控制是完全自動化的。遠(yuǎn)程醫(yī)療單元用戶要做的僅僅是把生理信號檢測器連接到病人，然后打開計算機(jī)。計算機(jī)將自動連接到基本單元。盡管基本單元幾乎控制了系統(tǒng)的所有操作，遠(yuǎn)程醫(yī)療單元用戶仍需掌握一部分操作指令，這樣當(dāng)系統(tǒng)處于偏遠(yuǎn)衛(wèi)生所或輪船上時，兩個地方的人就可對話了。 b) 基本單元（或醫(yī)生單元） 基本單元主要由一臺接有調(diào)制解調(diào)器的精密計算機(jī)組成，它的作用主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交換。另外，基本單元的計算機(jī)還負(fù)責(zé)顯示遠(yuǎn)程醫(yī)療單元的輸入信號。當(dāng)一個專家使用醫(yī)院以外的基本單元時，比如在重病特別護(hù)理病房，由圖一 用一臺 GSM 的筆記本電腦或一臺裝有 POTS 調(diào)制解調(diào)的臺式機(jī)就可。而當(dāng)基本單元位于醫(yī)院里時，只需一臺連接到醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)并裝有 POTS 調(diào)制解調(diào)的臺式機(jī)。專家們就可把它作為一個處理終端。 機(jī)械專業(yè)中英文文獻(xiàn)翻譯 第 5 頁 共 19 頁 通過基本單元，用戶可以完全控制遠(yuǎn)程醫(yī)療端。用戶還能夠監(jiān)測與客戶端（遠(yuǎn)程醫(yī)療單元）的連接狀態(tài)，發(fā)送像圖四那樣的操作模式（生理信號和圖像）到遠(yuǎn)程醫(yī)療單元。只要基本單元連接到醫(yī)院局域網(wǎng)，用戶可選擇連接到任何一個遠(yuǎn)程醫(yī)療單元，如圖五所示基本單元的入網(wǎng)用戶可以選擇連接到任何一個遠(yuǎn)程醫(yī)療單元，入網(wǎng)單元可以是重點(diǎn)護(hù)理組的遠(yuǎn)程醫(yī)療單元或通過電話 線上網(wǎng)的遠(yuǎn)距離移動用戶單元。 基本單元用戶可以監(jiān)測來自遠(yuǎn)程醫(yī)療端的生理或圖像信號，而且也能夠一直與病人進(jìn)行交談。該單元可完全控制遠(yuǎn)程醫(yī)療部分。醫(yī)生可以發(fā)送所有可能的命令來獲取圖像和生理信號，圖 6 顯示了一個典型的生理信號接收窗口（持續(xù)操作）。 當(dāng)系統(tǒng)操作圖像模塊時，醫(yī)生可以在圖像上加些注解，然后把加注解后的圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程醫(yī)療端，遠(yuǎn)程醫(yī)療端的用戶也可以把接收到的信息再加上注解，然后反饋回基本單元處。 當(dāng)系統(tǒng)操作生理信號模塊時（如圖 6 所示），對重要生理信號的傳輸方法有兩種，連續(xù)傳輸、儲存和轉(zhuǎn)送傳輸?shù)姆椒?。采用什?方法取決于所傳輸?shù)男碾妶D的波形通道和無線通路的數(shù)據(jù)傳輸率。持續(xù)操作時，基本端用戶可以向遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)測端發(fā)送指令對波形進(jìn)行測量，如血壓；用戶也可暫停輸入心電圖。 c) 技術(shù)約束 — 可行性 生理信號傳輸 不僅是生理信號，監(jiān)測的信息像警鈴或監(jiān)測到的狀況也需從遠(yuǎn)程醫(yī)療端傳輸?shù)交径? ， ECG 波形和 SPO2 或 CO2 波形（若可獲得）是連續(xù)的傳輸信號。對所有的監(jiān)測器， ECG 數(shù)據(jù)以 10bits/樣品或 12bits/樣品進(jìn)行采樣，采樣率是 200 樣品 /s，所以對一個 ECG 通道相當(dāng)于是 2020bits/s 或 2400bits/ 或 CO2 波形是以 10bits/樣品取樣，取樣率是 100 樣品 /s，所以一個通道就是 1000bits/s。最新監(jiān)測數(shù)據(jù)是以 1 次 /s 進(jìn)行刷新，所以傳輸少量數(shù)據(jù)大約可以達(dá)到 200bits/s,系統(tǒng)使用的所有監(jiān)測器可以提供收集到的信號的數(shù)字輸出量。 圖像傳輸 遠(yuǎn)程醫(yī)療端數(shù)碼相機(jī)所能捕獲的圖像是 320*240 像素，采用的是 JPEG 進(jìn)行壓縮，最終數(shù)據(jù)大約是 56kB，取決于使用 JPEG 的壓縮率。 機(jī)械專業(yè)中英文文獻(xiàn)翻譯 第 6 頁 共 19 頁 傳輸率 信號是通過 GSM、衛(wèi)星或 POTS 傳輸?shù)?。系統(tǒng)技術(shù)測試使用的 GSM 網(wǎng)絡(luò)，目前允許的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到了 9600bps（但處于 正常的操作狀態(tài)下），使用高速環(huán)繞交換數(shù)據(jù)時可達(dá)到 ；大概范圍是 2400bps 到 64000bps。使用不同種類的衛(wèi)星系統(tǒng)會增加儀器的價錢和用戶的開銷。像我們這種情況使用 INMARAS 電話系統(tǒng)即可，而數(shù)據(jù)傳輸率僅僅是 2400bps，但儀器便宜，開銷少。 POTS 可以達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率是 56000bps，所以它能夠支持連續(xù)而又快速的信息傳輸（如表二所示）。 通過無線通訊傳輸實際所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率從來不會超過理論值，而實際數(shù)據(jù)傳輸率取決于系統(tǒng)使用的地區(qū)和時間 。傳輸生理信號有兩種方法實時傳輸，連續(xù)地將信號從客戶端傳輸?shù)郊曳?wù)器；儲存和轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，信號提前獲得并儲存在客戶端，然后作為文件傳輸給服務(wù)器。采取什么方法主要取決于所使用的無線電通訊的最大數(shù)據(jù)傳輸率和不同情況下生理信號監(jiān)測器的數(shù)字輸出量。 最后的結(jié)果是 多功能 電子醫(yī)療系統(tǒng) ,是一個能在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中被采用的靈活的體系結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)已通過了很多醫(yī)療設(shè)備和無線通信設(shè)備的試驗。本論文所針對的對象是鄉(xiāng)村衛(wèi)生所、救護(hù)車或航海的輪船。 數(shù)據(jù)傳輸使用的是 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)使用 TCP/IP協(xié)議簡單且容易 ，又具有高帶寬、低誤碼率。要傳輸 n 字節(jié)的數(shù)據(jù)塊，使用 TCP/IP 協(xié)議，需在報頭另加 55 字節(jié)。在傳輸少量數(shù)據(jù)的情況下，這加額外增加大量數(shù)據(jù)（例如，當(dāng)傳輸 10 字節(jié)時，網(wǎng)絡(luò)將自動增加至 65 字節(jié)）。 當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流大小大于最大允許的傳輸單元時，這個數(shù)據(jù)流將分裂成幾個較小的數(shù)據(jù)包，每個包都和允許的最大傳輸單元一樣大，而達(dá)到目的地時，所有分裂的包將會重新連接；如果其中分裂的任何一個包丟失，將會引起嚴(yán)重錯誤。 考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳鲜鰞煞N情況，尤其是那種低帶寬、高差錯率的網(wǎng)絡(luò)（像 GSM移動網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星連接）。采用一種充分利用 帶寬的方法，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要么充分大，要么充分小。 為了測量使用 GSM 網(wǎng)絡(luò)時 TCP/IP 的執(zhí)行，對不同大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行測試，該測機(jī)械專業(yè)中英文文獻(xiàn)翻譯 第 7 頁 共 19 頁 試使用的是 GSM 調(diào)制解調(diào)器， 電話卡。進(jìn)行試驗時，選擇了從 71 到 479 字節(jié)的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的大小與發(fā)送的數(shù)據(jù)率成正比，發(fā)送時使用串口 RS232 。數(shù)據(jù)包的大小依次有 字節(jié)。 由上所述，圖 8 是對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏y量。我們對要選擇的數(shù)據(jù)塊大小的要求是：不給傳輸數(shù)據(jù)加過長的報頭，不會引起數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆謮K，不會給信號 的傳輸引起很大的時延。經(jīng)多方面考慮，我們選擇的數(shù)據(jù)塊大小是 431 字節(jié)。 結(jié)論 我們已經(jīng)開發(fā)了適于遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用的醫(yī)療產(chǎn)品，該裝置使用 GSM 移動電話連接，衛(wèi)星連接或 POTS 連接，允許