基於無線感測網路之病人自控止痛整合資訊系統(I)

Abstract

近年來，由於資訊科技與無線網路的發展，使得網路的應用愈趨多元化。資訊技術 之發展也從硬體設備的效能提升，慢慢轉型為服務應用科技之提昇，尤其在醫療照護 上，如何利用資訊網路科技，來提供使用者一個安全、健康及舒適的醫療環境，並解決 醫療資訊及資料的處理問題，進一步可提供醫療決策支援。輔助醫師做出即時且精確的 診斷及正確地依循治療計畫，是目前無線感測網路技術研發應用的重點之一。 本計畫將整合國科會及清華大學共同研發之無線感測網路(Wireless Sensor Networks，簡稱WSNs)技術平台，來建置一套完善的病人自控止痛整合資訊系統 (Integrated Information System for Patient Controlled Analgesia，簡稱iPCA)，本系統架構 包含三個部分：前端是以無線感測網路為主的患者用藥與生理狀況監測系統、後端為患 者止痛管理資料探勘系統，以及整合前端與後端的資訊網路系統。本計畫針對以上三個 系統，分下列三個子計畫來執行： 子計劃一： 無線感測網路資料收集、傳遞及位置相關服務整合； 子計劃二： 患者自控止痛管理資料探勘及分析； 子計劃三： iPCA 資訊網路整合系統。 並透過總計劃的人力與資源加以整合，各子計劃分別敘述如下。 子計畫一的主要研究目標在於建構一個即時、可靠之無線感測網路，以將患者的用 藥與生理狀況加以收集（包含患者自控止痛器(PCA)的儲存資訊、血壓、血氧等），透過 子計劃三的資訊網路整合系統，傳回後端的患者自控止痛管理資料庫。另外並設計一個 手持式的＂疼痛通知裝置＂，當患者無法忍受疼痛時，可使用本裝置透過網路發送請求 醫護人員幫助的呼叫。除此之外，本計畫亦將提供定位之功能，以支援位置相關服務， 增加患者之行動自由空間及及時獲得行動資訊，且便於醫護人員掌握患者位置。子計劃 一發展的系統可擴大推廣至居家照護之應用，延伸患者的醫療照顧範圍，不論在醫院或 到居家，皆享有一樣高品質、便利、可靠，適用於醫療照護之無線感測網路系統。 子計畫二主要的目標是將收集在患者自控止痛管理資料庫中的數據加以分析，擷取 有用資訊提供醫護人員有效的設定PCA 各項參數之建議，提高術後止痛的醫療品質。 本子計畫將收集與準備相關文獻與資料以便擷取病患的特徵值，並運用計算技術(如資 訊理論)來評估特徵值的質性。藉由質性的評估，我們即可針對特徵值集合進行精錬 (refine)，最後找出適當的病人自控止痛器資料呈現方式與假設，並評估出可用的資料探勘演算法，完成資料探勘系統的模型。最終我們將整合並加以驗證資料探勘系統與其它 子計畫所開發的系統，以達成醫療品質優化的願景。 子計畫三的主要目標是利用資訊網路，來整合前端患者用藥與生理狀況的無線感測 網路與後端患者自控止痛管理資料庫，讓前端病患狀況之相關資料能夠有效的傳送到後 端患者自控止痛管理資料庫。此一資訊網路系統(簡稱iPCA 系統)整合了Zigbee，IEEE 802.11 及3G 無線網路到有線的IP 網路(醫院內部網路)，核心技術包含感測器與Zigbee 終端節點的整合，Zigbee/IEEE802.11 網路橋接器(Zigbee/3G 網路橋接器)實作，及患者 自控止痛管理資料庫的建置，提供給子計畫二做患者自控止痛管理資料探勘及分析系統 之用。

As the advent of information technology and wireless networks, not only have the applications of computer networks become more diverse than ever, but the objective has also shifted from increasing hardware performance alone to providing better services and wider applicability. Among many potential applications of information network technology is medical care. How to provide a safer, healthier and more comfortable environment where patients can receive better treatments, and doctors can obtain more complete information or even computer-aided decision support through wireless sensor networks is now an important research topic. This project aims to build an Integrated Information System for Patient Controlled Analgesia (iPCA) based on the Wireless Sensor Networks (WSN) developed by NSC and NTHU. We divide the system architecture into three components. The front end is a wireless sensor network-based monitor system that collects vital health signals from patients. The back end includes a pain management database and a data mining system. In the middle lies the integration information network that bridges the front and the back ends. Under the framework, we partition the project into three sub-projects.