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香港威尔斯亲王医院ZigBee住院患者健康监护系统介绍

这里介绍一项基于 香港威尔斯亲王医院 主临床区和创伤中心的智慧医疗网络规划案例研究。

香港威尔斯亲王医院
香港威尔斯亲王医院

尽管ZigBee已经被证明适用于手术室和重症监护室内部的数据传输,但ZigBee住院监测缺乏完整的设计。香港威尔斯亲王医院开发了一种新型的ZigBee住院患者健康监护系统ZigBee In-Patient Monitoring System(ZIPMS),支持患者追踪,患者监护以及个人寻呼。 六级的深度将足以促成约60个节点的ZigBee树状网络,支持大约2,500名患者。

ZIPMS不仅可以自动收集病人的医疗读数,还可以同时追踪患者的位置。只需按下紧急按钮,即可立即调用医疗援助,医生可在短时间内轻松找出患者的确切位置,以提供及时的帮助。只需稍作修改,ZIPMS可以进一步便利门诊诊所的操作,并有助于将患者送回医院接受治疗或检查。

通常ZIPMS由网关,路由器前端路由器和手持设备组成。为了促进这些设备之间的双向通信,同时支持移动性,因为ZigBee的非移动设计导致移动传感器无效的医学阅读数据收集,已经引入了通用移动解决方案,即ZigBee移动管理器(ZiM2)。 ZiM2位于路由和地址分配方案的顶部,以便它可以与现有和未来的地址分配方案进行互操作,并且也向后兼容以前的ZigBee开发。开发的ZiM2是ZigBee开发中的首例。 ZiM2支持移动性管理和地址分配,从中调查网络容量,信号覆盖范围,数据吞吐量和安装成本。

ZigBee住院患者健康监护系统作为缓解老年疾病问题的解决方案,系统的使用降低了医疗服务的成本,同时也减少了医疗专家的工作量。更重要的是,该系统确保患者可以在黄金时间(伤后6分钟)接受急救。据红十字会统计,除颤延迟的患者每分钟心脏骤停率下降约7%至10%。因此,时间是一个非常关键的因素。由于ZIPMS包括位置追踪,恐慌按钮和医疗数据监控,因此ZIPMS是解决医院中所述标题紧急情况的整体解决方案。当ZIPMS收到恐慌警报或医疗警告警报时,系统将定位病人位置信息并向相关的医疗专家广播紧急信号。在这种情况下,医疗专家可以尽快提供帮助。

健康参数监测服务定期收集患者的医疗数据。它将数据保存到数据库,并允许医生稍后检索数据。如果收集的数据显示危险等级,系统会立即通知医生。

ZIPMS在收集医疗数据后主动执行自动诊断以确定患者的状况。结果,警报信号可以由患者通过恐慌按钮或ZIPMS发出。收到警报信号后,ZIPMS识别相应患者的位置,医学专家可以即时提供援助。当然,类似的功能也可以应用于门诊病人。更重要的是,ZIPMS可以充当排队管理系统。医院的控制中心可以轻松追踪每位患者的位置。另外,它会决定下一位病人接受医生检查。在医生检查之前15分钟,ZIPMS将会对患者进行寻呼。

由于大多数医院已经实施了局域网(LAN),ZIPMS将从局域网补充安装。一般来说,ZIPMS负责前端数据传输,而LAN则负责骨干传输。因此,安装成本降低。数据库服务器是与LAN连接的集中式数据库服务器,它们托管所有患者信息,并且它们会定期自动更新。为了安全起见,它们分散在不同的位置,主数据库的角色可以根据需要在它们之间切换。另外,基于LAN结构,工作负载可以在不同的数据库之间共享。因此可以加快运行速度并避免单点故障,从而可以获得更高的吞吐量。

ZIPMS中有两部分,即固网(SSN)和移动子网(MSN)。 ZigBee优先选择SSN到WiFi的原因是ZigBee具有网状功能并且可扩展。 ZigBee是一种完全网状网络,不会遭受单点故障,并且由于无线特性,设备可以轻松地重新定位。

SSN由网络设备组成,如网关,ZIPMS路由器和ZIPMS前端路由器,数据从源路由到目的地。通常,ZIPMS网关嵌入ZigBee协调器,并将ZigBee信号转换为以太网信号,以便充当LAN和ZigBee医疗传感器网络的交叉点。 ZIPMS路由器和ZIPMS前端路由器都配有ZigBee路由器,它们可以像普通路由器一样执行典型的任务。 ZIPMS路由器和ZIPMS前端路由器之间的唯一区别是ZIPMS前端路由器支持ZiM2,而ZIPMS路由器不支持。另一方面,MSN由作为ZigBee终端设备的医疗设备组成,集成了传感器和紧急按钮。患者可以在医院周围携带并将用户请求和医疗数据转发给SSN。

网络设备被设计为具有路由功能的全功能设,并且它们可以与全功能设备和简化功能设备进行通信。在ZIPMS中,不需要医疗设备之间的直接通信.

在日常操作中,ZIPMS前端路由器可能会收到三种类型的信号,如关联请求,医疗数据和寻呼消息。位置更新过程由接收关联请求启动,在接受手持设备的这样的请求之后,前端路由器从其邻居表中提取别的前端路由器的数据条目并将数据发送到手持设备。当关联完成后,前端路由器将更新位置数据库。除了位置更新之外,ZIPMS前端路由器还将收集的医疗数据转发到网关,以便为每位患者设置个人医疗资料。

香港威尔斯亲王医院 ZIGBEE网络图

 

参考文章资料:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3958253/

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