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智慧健康研究综述: 从云端到边缘的系统(5)
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摘要：受限制于边缘医疗设备的性能，通过边缘设备提供快速准确的医疗诊断比较困难，云计算可以帮助智慧健康应用达到这一要求.Hsieh等人[30]基于云计算构建
受限制于边缘医疗设备的性能，通过边缘设备提供快速准确的医疗诊断比较困难，云计算可以帮助智慧健康应用达到这一要求.Hsieh等人[30]基于云计算构建了12导联心电图服务，以实现无处不在的12导联心电图远程诊断.该服务利用云计算来加强边缘医疗设备的能力，大大提高医疗服务质量和效率.
2 边缘的智慧健康
目前，在云端智慧健康的研究中，主要是针对健康大数据的存储、分析和计算等.云与智慧健康的结合可以帮助智慧健康服务解决大数据和性能的问题.通过云的辅助，智慧健康服务可以存储和处理海量健康大数据，并从大数据中挖掘出有用的信息.但是光有云是不够的，如引言所述，智慧健康服务是实时的、智能的以及无处不在的.为了满足智慧健康服务的实时、智能和无处不在的要求，需要在网络边缘做非常多的工作.本文总结、分析和归纳了近年来的相关研究，把智慧健康在边缘的研究分为了健康数据的采集、计算和无线传输技术3个主要方面.
2.1 智慧健康数据的采集
智慧健康大数据经历了一个快速增长的过程，而其中大量健康数据来自不引人注意的传感器和可穿戴设备.传感器和可穿戴技术被视为智慧健康的基石，是整个智慧健康系统的数据来源.微小的传感器可以编织或集成到服装、配件和生活环境中任何不起眼的角落，从而可以在日常生活中连续实时地获取医疗健康信息.传感器甚至可以设计为粘贴电子纹身并直接印在人体皮肤上，以实现长期健康监测.与个人健康息息相关的生理信息包括心率、呼吸频率、血压、血氧饱和度和肌肉活动等，从生理信息中提取的数据可以提供健康状况指标，具有巨大的诊断价值.
2.1.1 传感器技术
传感器是整个智慧健康体系的基石，是监测系统的基本元素，需要长期准备并实时地测量相关的生理指数.微型生物传感设备、智能技术、微电子和无线通信等相关技术的发展使得各类传感器能够更有效、更快地感知和测量数据，同时具有更低的能耗和更少的处理资源.如表3所示，列举了常见的监测各类生理指数的传感器技术.
体温(body temperature, BT)是可穿戴传感器测量的用于人类活动监测的常见生理参数之一.皮肤上测量的温度变化可以指示人体体温发生了什么，可以用来检测可能导致各种健康状况的医学症状，包括中风、休克和心脏病等.在智慧健康服务中，除了用体温来确定病人的生理状况这类最常见的应用外，还可以用于确定人的活动状态[31]，甚至一些可穿戴设备可以从人体体表散发的余热中收集能量[32]等.温度传感器在人类生活中非常普遍，常见的测量温度的传感器方法有水银、红外线、热敏电阻和热电偶等.
血压(blood pressure, BP)是体检中最常测量的参数之一.血压可以判断心脏功能与外周血管阻力，同时也是诊断疾病、观察病情变化与判断治疗效果的一项重要内容.脉搏波传播方法[33]是一种用于血压测量的有前景的技术.它是基于脉搏波速度与动脉压之间的关系来测量血压，该测量方法不需要血压计袖带来辅助测量.
Table 3 Sensor Technology of Bio-Signal表3 主要生理指数的边缘传感器技术Bio-SignalMethodType of SensorSize of SensorSkin ContactBody TemperatureMercury, Infrared Ray, ThermistanceSkin Patch, ProbeTinyNABlood PressurePulse Wave Propagation MethodArm Cuff-based MonitorMediumDirectHeart RatePhotoplethysmographySkin ElectrodesTinyDirect∕IndirectElectrocardiographyCapacitance-coupled Sensing MethodSkin ElectrodesTinyIndirectAccelerometerPiezoelectric, Piezoresistive, CapacitanceAccelerometerTinyNoRespiratory RatePiezoelectric Cable Sensor, Impedance PlethysmographyPiezoelectric SensorSmallNo
心率(heart rate, HR)是最常见的受监测的生理参数之一，它在人类的健康和疾病监测中起着关键作用，用于心率监测的传感器方法也非常多.光电容积描记术[34](photoplethysmography, PPG)是被广泛地用于监测心率，它利用光电传感器检测经过人体血液和组织吸收后的反射光强度的不同,描记出血管容积在心动周期内的变化,从得到的脉搏波形中计算心率.PPG传感器可以集成到日常生活配件中(如手表、耳环和手套)，以实现不显眼的测量.Baek等人[35]提出了一种用于PPG测量的间接接触传感器，采用控制电路调节适应各种类型衣物的光强度.另一方面，Poh等人[36]表明可以使用数码相机从受试者脸部远程捕获的PPG中测得心率和呼吸率.
心电图(electrocardiography, ECG)可以提供关于心跳速率和规律性等生理信息，在心脏疾病的诊断中经常使用.基于此，可穿戴式心电图传感器可以用于心血管疾病的短期评估，特别是对于患有慢性心脏病的人.电容耦合传感方法是一种测量生物点位的传感器方法，可以用于测量心电图和脑电图[37]等，对于这种方法，皮肤和电极形成2层电容器.在没有与身体直接接触的情况下，可以避免粘合剂电极在长期监测中引起的一些问题，例如皮肤感染和信号劣化.
文章来源：《智慧健康》 网址: http://www.zhjkzz.cn/qikandaodu/2020/0715/380.html