文摘
不断技术进步有利于mHealth代表医疗急救服务的改进的关键因素。系统回顾介绍识别、学习、和最新的分类方法周围部署架构的移动医疗。我们的审查包括25文章从数据库获得,如IEEE Xplore斯高帕斯,SpringerLink ScienceDirect,圣人。本文重点研究解决移动医疗系统户外紧急情况。在60%的文章中,连接基础设施的部署架构依赖与云服务等新兴技术,分布式服务,物联网,机器对机器、车辆临时网络,面向服务的体系结构。在40%的文献综述,部署架构mHealth认为传统连接基础设施。只有20%的能耗研究实现了一个协议来延长系统的使用寿命。我们得出结论,需要更多的集成解决方案专门为户外场景。能源消费协议需要实施和评估。紧急连接技术重新定义信息管理,克服传统技术。
1。介绍
努力为世界范围内的普及医疗越来越迅速发展;这一事实表明,大学、研究人员和企业意识到需要功能和精确的系统能够满足日益增长的需求更好的医疗基础设施(1]。尽管医疗监控系统逐渐被采用,他们的性能在临床设置仍然是有争议的2]。尽管这一具有争议性的性能,技术已经改变了视觉医疗紧急情况下的护理人员应该如何反应。交通事故已成为全球主要的死亡原因,要求更好的急诊服务。2012年,世界卫生组织(世卫组织)估计,交通事故死亡的主要原因是在15 - 29岁之间的人。世卫组织还预测,交通事故将成为全球第七大死因,20303]。此外,患者慢性退化性疾病,尤其是老年人(4),还要求得到更好的医疗保健服务。糖尿病、高血压和心血管疾病是慢性退化性疾病的例子,限制人们做他们的日常户外活动。因此,改善应急和医疗保健服务的可用性的技术挑战可以让人们生活在一个安全的和独立的方式。
健康监测的一个方法是提高紧急救援和医疗服务。健康监测使疾病的早期发现和提示医疗紧急情况下导致痛苦和医疗成本的减少。使用传感器来监控和传输病人的生命体征有助于病人在风险的识别。医务人员可以决定行动,保障病人的健康使用传感器信息。交付的医疗可能是生与死的区别。
进步身体mHealth服务整合平台基于无线传感器网络(WBSN)作为中央援助为远程报告数据的医疗紧急情况下的医疗中心。WBSN收集数据从生物医学传感器和摄像机使用一个用户友好的界面。WBSN也能够传输图像、生理信号和视频(5]。在[6),作者提出了远程院前紧急援助平台。这个平台可以让医疗实时监测从事故位置。
1.1。紧急情况下
紧急情况可以由多个不同的因素引起的,如自然灾害、人类的粗心大意,爆炸、交通事故和退化性疾病。在这些事件,早期注意是非常重要的,也有一个行动计划,,当然,照顾者的能力。护理人员对紧急情况通知后,送往医院之前的援助开始有意控制紧急通过稳定病人进一步运输医疗中心。
事件导致紧急情况是自然灾害,人类的粗心大意,爆炸、交通事故、退化性疾病,等等。这些事件可能可能是多个不同。解决这些事件还需要(1)早期的注意,(2)一个行动计划,以及(3)一个有能力的护理。
对紧急通知看护者,后送往医院之前的援助以稳定病人的意图开始进一步运输医疗中心。
提供急救和请求援助的专家医生同时增加病人的一个更好的结果的机会至关重要的条件。为此,专家的援助请求病人的医生必须包括一个精确的概述。本文通过收集和发送要准备好病人的实时信息。
在这种紧急情况下,身体的无线传感器网络(WBSN)使实时监控和结果提供更好的医疗服务和机会。然而,紧急护理发展集成系统成为一个具有挑战性的任务。许多因素发挥着重要作用,系统的精确的设计可能会获得想要的结果的关键。这个集成系统应该能够处理在很短的时间内获得大量的数据从不同的生命体征传感器。常见的传感器收集生命体征信息,如心率、血压、心电图(ECG)。同时,这种集成的移动医疗系统的精确设计应该解决网络中的能耗问题,移动电脑,医疗传感器(7]。其他进口问题的设计和选择是连接体系结构和通信技术(7]。会议的服务质量(QoS)需求的网络参数,确保创新,准确、有效的移动医疗系统。图1说明了移动医疗建筑和基础设施应急场景的一个示例。
本文的目的是系统地审查体系结构、连接技术、能源优化协议实现在户外应急场景的移动医疗系统在过去的五年。有几个调查和分类法对部署移动医疗架构对于医疗领域,同时,一些研究针对紧急情况。然而,我们所知,没有进行系统回顾,概述不同类型的移动医疗体系结构目前正在实施紧急在户外场景。此外,我们的系统综述寻求移动医疗系统周围的努力参加病人在紧急情况下的体系结构集成、通信和能量优化建议。在这种方式,本文收集有价值的信息如下:(1)mHealth三线架构在户外应急场景,(2)传统的和紧急三层之间的基础设施连接技术,和(3)能源优化协议用来增加移动医疗系统的生命周期。研究得出结论,讨论未来的发展方向。
2。材料和方法
这次考试是在2016年9月- 2017年4月进行的。的主要目标是发现、研究和评估最近的努力相关基础设施和体系结构的移动医疗系统。这一目标是通过互联网实现通过选择以下数据库:IEEE Xplore,斯高帕斯,SpringerLink ScienceDirect,圣人。(使用布尔短语)使用的关键字搜索如下:移动医疗、移动医疗、移动医疗、远程医疗、无处不在的健康,移动医疗、普及健康、建筑、基础设施和紧急情况。考虑我们的利益提供一个分析的小说作品,文章发表在2012年之后被认为是。我们只包括作品发表在英语以及研究的同行评议期刊。在第一阶段,重复被排除在外,论文分析了标题和摘要寻找匹配与我们利益的范围。在第二阶段,剩下的产品受到全文回顾。
初始查询显示5801条结果。在第一阶段(标题和摘要评估和消除重复),数量减少到366人。一旦启动了全文回顾,我们为了我们的分析在出版物解决医疗紧急情况的远程跟踪在户外场景中,考虑到重要性前所述关于交通事故或突发紧急情况由于慢性退行性帮助。入选标准进行如下:(i)的文章包括紧急事件处理(例如,无线传输的病人的生命体征实时报警系统、紧急服务自动请求,和病人的位置通过消息或电话);(2)研究包括系统和原型开发、评价或验证算法,协议,模型,和系统;(3)研究是一个同行评审的期刊上发表的文章;(iv)文章方法考虑为至少一个无线传感器收集数据;(v)的研究证据显示无线技术的使用,这意味着,他们的基础设施和体系结构包括两个或两个以上层;和(vi)的文章是用英语写的。全文回顾过程中排除标准是由(i)文章来源于海报、术语表、会议、大会,会议上,封面,和图书章节; (ii) articles not written in English language; (iii) articles not supporting emergency situations; (iv) articles considering emergency management for hospital scenario; and (v) studies where the architecture for mHealth services included just organizational and conceptual models (lack of infrastructure in the deployment). All articles were evaluated looking for real evidence in the outcomes presented. After two stages of evaluation process, 25 articles were selected for the present analysis.
3所示。结果
在我们的审查,我们发现只有5(20%)文章特定户外环境。其他评估架构20(80%)针对室内和户外活动。所选文章的分析后,我们提取的主要信息最近架构用于在紧急情况下移动健康监测。表1总结了提取信息的选择研究。以下部分呈现的结果(1)人口数据从文章中提取,(2)传感器、移动、本地和远程单位现有的移动医疗架构在紧急情况下,(3)基础设施三层之间的连接,和(4)当前能源优化部署。
3.1。人口统计资料
这部分人口数据报告从27中提取选定的文章。文章来自20个不同的期刊;最常见的杂志是国际期刊的分布式传感器网络4 (16%)。
图2介绍文章的频率每年和大陆。作为数据样本范围太短;是不可能考虑可能的趋势。然而,报告很重要,所选文章大多是出版于2016年。图中也显示出,大部分的回顾了移动医疗系统从欧洲11(44%),其次是亚洲10(40%)、北美2(8%),与2(8%)和澳大利亚的研究报道。
3.2。mHealth架构紧急情况
分类法的移动医疗系统架构在户外应急场景都集中在三层结构:intra-WBSN沟通第一层,第二层inter-WBSN沟通,beyond-WBSN沟通第三层。
3.2.1之上。第一层:传感器单元
第一层认为身体传感器网络的实现(BSN)。传感器直接与个人通信服务器(PS)在第二层中实现。移动医疗系统在应急情况下的主要传感器单元在户外与生理和环境传感器相对应。所选研究使用不同类型的生理数据监控的内部条件的人;然而,作者在18)没有报告生理信号的采集到移动医疗系统架构。生理信号通常发现心电图(ECG)。也是常见的寻找环境传感器监测环境条件在紧急位置。所报告的环境条件是温度、光线、噪音、和湿度(10,11,20.,24]。传感器数据抽样,作者在8报道一个没有错误的生物医学信号的传播。一种自适应抖动signed-error恒模算法实现到通信链路获得原始和传输数据样本之间的相关性。
3.2.2。二线:移动单位
第二层认为PS(移动单元)的实现。PS直接与数据库服务器通信实现在第三层。智能手机和平板电脑是最常见的单位用于移动医疗系统。内置的智能手机用户使用的技术主要有视频和全球定位系统(GPS)技术。GPS技术的使用是基本定位与户外的紧急情况的人。在[26),一个聪明的和统一的接口基于上下文感知和自适应接口设置残疾人。射频识别标签和wi - fi网络是用来跟踪和确定残疾人的位置。在[28),病人的用于室外定位;但是对于室内定位,接收信号强度指示(RSSI)实现WLAN。通过一个框架开关室内外定位传播根据人的机动性。
视频技术的使用是有价值的对于视觉监控场景的实时紧急。在[11),多个摄像头的视频流与其他医疗信息收集和多路复用。环境视频收集和传播作为救护车到达紧急区域。在救护车到达紧急区域,收集和传播环境视频。在救护车,医护人员对病人的条件可以创建视频;专业医务人员稍后可以可视化的紧急情况。在[15),摄像机与长老的交互成为可能在ambient-assisted生活环境。在[23),无线多媒体传感器网络应用使用录像机为了追踪病人的活动和医疗条件。在[26),作者使用视频技术的意图来记录残疾人在他/她的工作的地方。这些记录的分析视频促进残疾人的指导和帮助。
3.2.3。第三层:本地和远程服务器
第三层考虑的实现数据库服务器来存储、管理和可视化病人数据。本地和远程服务器使用的主要单位。最常见的移动医疗系统部署在户外应急场景包括与本地服务器通信,通过互联网与远程服务器通信。在[11,15,17,24),生理和环境数据只在以下本地数据库:存储和可视化监控中心,医院,看守网站,急救中心。在[16,20.,22,25,27- - - - - -31日),由web服务数据直接传输和管理;这样,医生、用户、管理者、家庭收到警报在紧急情况下的情况。
3.3。基础设施连接
基础设施连接是指通信技术实现每一层之间的移动医疗系统。这个类别的分类提出了包括传统的连接技术和应急连接技术。
3.3.1。传统的连接技术
传统的连接技术考虑可用的通信服务管理和传递的信息。有线或无线传感器传输生理信息移动设备通过蓝牙或无线个域网,移动设备发送数据通过手机网络或局域网服务,最后,数据管理,可视化,并存储到一个本地或远程服务器。
3.3.2。紧急连接技术
如今,信息以不同的方式进行管理,不仅通过传统单向服务。新兴的互联网连接技术考虑其他类型的方式传输,过程,和管理数据,如云服务、物联网(物联网),分布式服务,机器对机器(M2M)、车辆临时网络(VANET)和面向服务的体系结构(SOA)。
最常见的连接技术实现移动医疗系统在应急情况下在户外是云服务。在[13),一个命名数据网络技术是实现从云提供富媒体内容,如医疗视频自适应流媒体。在[20.云计算),用于为系统提供传感器数据管理和远程监控服务。云环境为推理组件可以提供一个解决方案决策和数据挖掘。在[22],云服务支持的一系列功能存储、处理和网络。云数据提供了可能扩大系统监控病人的数量,增加数据和互连组件的大小。在[28),一个新兴cloud-supported cyber-physical系统(ccp)实现计算范型。ccp和智能手机集成解决许多挑战关于本地化;使用的网络空间,本地化的处理复杂的任务可以在实时和高效的方式完成的。
云服务和物联网连接技术是移动医疗系统的另一个选择。在[29日- - - - - -31日),物联网和云计算(CC)的协同作用实现获取物联网的传感器数据子系统和云分析,使用它的过程,和分类这些生理信息为了提高精度,效率和可靠性的框架。此外,唯一使用物联网技术的报道(16]。物联网使情报能力对此进行不间断地实时监控,使紧急情况立即被探测到。物理设备和病人成为虚拟实体,可以监视web服务。分布式服务,如连接技术,实现发布/订阅网络互连(PSI)报告(17]。网络是基于发布/订阅模式:出版商提供信息,用户使用特定的信息,和一个事件通知服务匹配的广告信息。常设调查小组委员会的技术介绍了辅助环境和用于紧急事件。常设调查小组委员会发布和控制患者数据,通知消息广告数据,和医疗单位检查和订阅特定数据的紧急情况。在[26),中间件的分布式服务架构作为一个工具来实现抽象高级的硬件特性和协议层由于不存在的设备和平台标准化。在[14),实现集中式和分布式服务的报道。在此体系结构中,连接是适应性强。在集中模式下,WBSN只与医疗保健。在分布式模式中,WBSN与医疗站同时发送数据到医疗显示可视化信息协调员。另一个重要的新兴技术的实现M2M基础设施。这种技术提供了一个对象之间的融合和智能服务。一个优化方案介绍了运动协调和数据路由技术(23]。该计划包括一个路由框架几个传感器设备可以传递数据所有接收器感兴趣的数据。最后,在[32),混合无线点对点(P2P)体系结构实现提供一个高质量的医疗服务,考虑用户的移动性和优化M2M数据流量通过跨层分散算法优化TCP / IP堆栈。VANET而言,内部的移动网络使用救护车来支持移动医院和救护车之间的连接的关键情况下(10]。最后,SOA连接技术是应用于(27)处理沟通问题和扩展互操作性和可用性包括微博服务(Twitter),病人的社区可以了解病人的医疗状况。
3.4。能源消耗和移动医疗系统优化
重要的是要考虑移动医疗系统特别是当这些系统的生命周期仅供紧急情况,数据传输的要求,在实时和至关重要的。此外,对于户外环境,平台的流动性可以防止系统的组件(传感器、智能手机)随时精力充沛,所以系统的生命周期必须是可持续的。
3.4.1。实现能源消费协议
尽管能源优化程序的生命周期提出了增加户外移动医疗系统在应急情况下,一些研究实现了一个能源消费协议。在[12),一生优化算法实现最大化WBSN中的每个传感器的最小生存期。报告的缺点是,在紧急情况下WBSN信息传播无论能源消耗。在[13),能源消费意识是评估LTE和wi - fi技术。此外,提倡这种观点的团体NDN的实现技术节省了能源和其他资源网络。在[14),一个节能意识凝视路由协议(EPR)是用来减少交通负荷和能源消费选择最近的节点可用。缺点是EPR的实现作为一个室内场景。在[29日),一种fuzzy-based数据融合技术实现为了节省带宽。感觉到的方法减少了传输和处理数据从传感器中删除冗余信息,从而增加了网络的生命周期。在[32),一个分散的跨层优化算法,以提高网络的效率和可靠性。一个缺点是,每个无线设备需要进行互操作,算法应根据网络环境不同,但这可能是解决与MAC层的动态配置。
3.4.2。没有实现能源消费协议
其他的研究只表明,一些行为可以采取提高电池寿命。小的数据传输,9,15,16,25,31日)报道,只能传播警报等相关信息。它可以减少传感器和移动设备之间的数据传输,导致电池储蓄。在控制发射机的空闲状态,(10,19)报道,一个协议可以断开传感器节点而不活跃和/或维持发射机空闲时没有数据可用。它可以节省电池消耗。用高效的通信协议,31日]提到使用简化的协议栈的机会进入蓝牙接口。能源利用的监测,22认为网络资源,内存可用性、处理计算,和电池排水。最后,(23]提出了一种节能意识数据传输的路由技术允许选择一个路径与最大剩余能量和时间的路径以最小的能源消耗。
4所示。讨论
架构和基础设施mHealth服务随不同的方式部署无线传感器网络在户外应急场景。25篇文章进行分析后,我们的审查过程指出,大多数的回顾了移动医疗系统被用于患有心脏、癫痫、痴呆、疾病或瘫痪。同时,老年人是主要的人口,残疾人运动员和二级人口表示。
修改后的文章,多数的80%,移动医疗系统是用于室内和户外活动;然而,这些系统的部署和评估只是对室内场景。这一发现强调了需要展示真实的移动医疗系统的证据支持在户外场景中突发事件。户外移动医疗系统部署的需要以及两个关键因素使明显我们的决定强调身体的无线传感器网络(WBSN)是如何处理紧急事件。的关键因素是紧急的需要照顾病人在黄金小时前所述增量交通事故的速度(23]。下面我们复习了也有可能识别相关重要事实在户外场景中使用WBSN急诊。传感器单元,有大量的数据产生,由于发送数据频率下紧急事件和获得信号的多样性:生理和环境。据报道,在紧急情况下;个人健康信息更新,至少每10秒(5]。处理这种情况,传感器应分类按优先级根据患者所遭受的临界条件(心脏病,中风,呼吸停止,等等)。准确的调度技术应该是路由协议的一部分系统的介质访问控制层,以避免数据丢失,由于几个传感器试图访问的通信通道在同一时间。可能的技术识别是智能节能意识传感器只激活特定的时段;智能算法,考虑条件异常数据,剩余的缓冲空间,能源约束和生理参数的优先级(33];和模糊逻辑算法决定的最佳时间开始数据传输(34]。视频技术而言,医生更喜欢如果他们能想象病人的病情。视频流的使用是一个强大的工具来帮助医生准确诊断。因素,如病人的着色,肌肉僵硬,休克状态的证据,和快速的呼吸只是一些重要的条件,可以欣赏医生通过视频技术。在连接的基础设施方面,传统的技术正在克服由以下紧急技术:云服务,分布式服务、物联网。的可访问性信息的移动医疗系统是一个重要的特性,这些新兴技术提供了与机智能力不同的服务架构。另一个重要的考虑因素是WBSN-based设计必须考虑流动等因素,基础设施在城市和农村地区,和拥挤的环境中与不同的通信技术的共存。移动医疗系统最重要的功能之一是能源消耗。重要的能源优化要考虑(1)的信号处理技术来减少数据量;(2)整合生命体征相关提高通信网络的性能; and (3) the adoption of sampling strategies to reduce the data volume. Signal processing reduces the data volume using compression techniques. The reduction in energy consumption occurs if the time to transmit compressed data is shorter than the time to transmit uncompressed data. Relevant signal-processing techniques within WBSN are QR peak detection, QRS complex, interpolation algorithms, and compressive sensing. The reduction in energy consumption is also possible by correlating vital sign data and by incorporation polling intervals at the sensors, only after the identification of an abnormal condition during the correlation process. Reductions in energy consumption are also possible by adopting sampling strategies that avoid a constant sampling rate [35]。采样策略的正确选择可以减少数据量和能耗WBSN传输数据。其他抽样策略必须考虑提高能源效率(1)自适应采样,实时修改后的数据收集分析感知数据之间的关联关系和电源的剩余能量;(2)分层抽样与多个复杂的和简单的传感器使可能性贸易精度和功耗;和(3)模型驱动的主动采样,构建抽象的感觉使用预测模型参数。这个模型预测未来传感器获得的数据。
最后一个WBSN-based设计和实现必须考虑能源效率。整个WBSN-based系统可能会失败,如果一个或多个节点电池耗尽。WBSN-based设计必须考虑有关网络消费意识的政策和适应性行为和患者条件(33,36]。
5。结论
我们的系统回顾了综合集成mHealth架构的概述户外突发事件。我们的系统综述还强调了紧急连接技术和能量优化协议在移动医疗系统中实现户外突发事件。
尽管越来越多的远程健康监测在家里,医院,和紧急情况下,开发基于无线的身体传感器网络(WBSN)仍在重新定义阶段尤其是户外突发事件。
我们的评论还强调了需要更多的集成移动医疗解决方案专门为户外场景。只有一个我们的调查研究提供了一个集成解决方案的基础上,需要移动医疗系统之间的切换能力的需求取决于室外或室内环境。同时,紧急连接技术的集成到移动医疗架构重新定义信息进行管理的方式。紧急云服务和物联网等技术(物联网)代表特定的层间的通信的新范式中移动医疗系统。这些技术要求的传感器节点必须满足一些要求:(1)高度集成,体积小,(2)本地处理的多个信号,(3)降低微处理器的功耗,(4)减少无线数据传输,(5)数据密集的集合,(6)减少处理器的活跃时间模式。最后,我们审查强调了需要实施和评价能源消费协议。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究受到了美国著名的工程和通信de蒙特雷。