老年慢性病无线监控远程关怀系统关键技术研究

摘要

目前，社会老龄化等问题使得慢性病人数量逐年增加，寻求针对老年慢性病的有效关怀模式成为迫切的课题，具有重要的社会意义。随着无线通信、网络等IT技术及微机电系统的发展，采用穿戴式健康系统实现普适监控和远程关怀，将在老年慢性病恢复期及稳定期发挥重要作用。本文在分析老年慢性病特点和关怀需求的基础上，设计一个以无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)节点为移动远程监测方式的监控关怀系统，为社区服务机构、医护方及家庭成员构成的协同关怀团队提供个人健康管理的信息基础，并对其中数据和隐私信息的安全保护进行研究。
　　 根据慢性病关怀模型ECCM中的互关联要素，结合对社区医疗信息化建设与数字化服务等方面的讨论，提出了老年慢性病无线监控远程关怀系统的社会模型和总体框架。在该框架中，除出现急性症状需入院外，慢性病的治疗康复主要在社区及家庭中完成，医学和情境传感器节点形成个人区域内的无线传感器网络，通过远程传输模块将数据传至社区医疗服务中心或医院的服务器，构成个人健康管理系统信息平台。
　　 老年痴呆症作为常见老年慢性病，容易使患者发生走失状况。在无线监控远程关怀系统的总体框架内，设计一种基于Zigbee技术的防走失装置，具有功耗低、成本低和携带方便等特点。通过在家庭及社区的一定范围活动区域内构建无线传感器网络，并启动底层定位算法来获取患者位置，在其即将脱离监控范围时及时报警提示，达到主动防走失的效果。利用Cayley-Menger行列式提供的距离几何约束条件，结合加权质心计算，提出一种基于距离几何约束的二次加权质心定位算法。仿真结果表明：该算法具有较好的定位精度及算法可扩展性和鲁棒性，可应用于需要精确定位的场景。
　　 个人健康管理系统作为慢性病无线监控远程关怀体系的综合信息处理平台，主要功能是以集成方案来改善病人关怀团队所有成员的社会联系，实现良好的远程互动，满足病人的个人化关怀需求。为实现其健康咨询与指导服务，设计一个慢性病网络咨询答疑子系统，研究了基于特定领域的加权语义相似度匹配计算方法。
　　 老年慢性病无线监控远程关怀系统涉及患者的数据隐私与信息安全。本文重点探讨无线个人区域网内的安全威胁及策略，对低速无线个人区域网(LR-WPAN)802.15.4的安全架构进行详细分析，提出一种AES-CCM实施的输入分组模型，同时还讨论LR-WPAN可能存在的攻击和802.15.4潜在的安全问题，并给出相应的改进措施。
　　 最后，给出了基于Pocket PC的老年人社区高血压病情监测的一个原型系统。