基于文獻(xiàn)查新探討人體生理信號采集技術(shù)進(jìn)展

中國人民解放軍第一八零醫(yī)院醫(yī)保科，福建 泉州 362000

基于文獻(xiàn)查新探討人體生理信號采集技術(shù)進(jìn)展

尤惠霞，謝雪玲，吳雅云

中國人民解放軍第一八零醫(yī)院醫(yī)?？疲＝?泉州 362000

本文基于對同方中國知網(wǎng)和萬方醫(yī)學(xué)期刊兩個數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)查新，探討人體生理信號采集技術(shù)及采集項目的研究進(jìn)展情況，為本課題研究人員提供研究思路，避免重復(fù)性研究，推動該課題研究更深入發(fā)展。

人體生理信號采集技術(shù)；生物傳感器；文獻(xiàn)查新

隨著生物傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人體生理信號采集技術(shù)出現(xiàn)了爭鳴局面。自1966年Kubicek[1]利用阻抗法測定心排血量以來，國內(nèi)外有關(guān)人體生理信號研究的報告日趨深入。隨著計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的不斷提高，信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，人體生理信號研究已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的熱門課題。網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療的出現(xiàn)更加速了人們對人體生理信號采集技術(shù)的需求，因而其未來的市場應(yīng)用前景廣闊。本文基于文獻(xiàn)查新探討人體生理信號的采集技術(shù)及采集項目研究進(jìn)展情況，以供研究者在該課題研究中參考。

1 查新學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫

（1）同方中國知網(wǎng)（CNKI）和萬方醫(yī)學(xué)期刊數(shù)據(jù)庫中的文獻(xiàn)量大、數(shù)據(jù)齊全、學(xué)術(shù)期刊資源按月更新，可為各研究項目提供基本研究數(shù)據(jù)。因此，首先以生理信號為檢索詞，在以上兩個數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查新檢索有關(guān)生物傳感器技術(shù)的文章。

（2）查新結(jié)果：① 在CNKI中檢索1994～2012年11月數(shù)據(jù)庫，從標(biāo)題中檢索出74篇、關(guān)鍵詞中檢索出57篇、摘要中檢索出334篇、全文中檢索出3148篇論文；② 在萬方醫(yī)學(xué)期刊中檢索2005～2012年11月數(shù)據(jù)庫，標(biāo)題中檢索出37篇、關(guān)鍵詞中檢索出20篇、摘要中檢索出2818篇論文。

（3）數(shù)據(jù)年限分布。對查詢結(jié)果進(jìn)行分析，相關(guān)論文數(shù)據(jù)年限分布，見圖1。由圖1可以看出，人體生理信號的研究呈逐年上升趨勢。

圖1 數(shù)據(jù)年限分布圖

2 我國生理信號采集技術(shù)的研究進(jìn)展

1994年胡可夫等[2]以“新型無創(chuàng)傷心功能STI微機(jī)檢測儀”為題，揭示出當(dāng)時臨床上大都使用進(jìn)口的多道生理記錄儀來檢測心功能，并指出進(jìn)口儀器存在著集成度低、體積龐大、價格昂貴、維護(hù)困難、記錄紙需進(jìn)行手工測算、易產(chǎn)生人為誤差、效率低等問題；李蘭玉于同年報告了采集心電、心音、阻抗/導(dǎo)納曲線，醫(yī)生可借助熒光屏直接讀取阻抗、導(dǎo)納數(shù)據(jù)，并可將屏幕結(jié)果轉(zhuǎn)存于硬盤；于良軍[3]以“千米測遙心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)”為題，報告了生理信息遙測技術(shù)，范圍從30 m擴(kuò)大到1000 m，這標(biāo)志著我國的生理信號采集技術(shù)研究進(jìn)入了新階段。之后5年的研究多集中在信號記錄與數(shù)據(jù)存儲問題上，將以紙或磁帶為存儲介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄發(fā)展為應(yīng)用配備采集卡的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[4]進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)的采集與保存；2004年陳心浩等[5]以“基于USB接口的多道生理信號采集系統(tǒng)”為題，報告了USB驅(qū)動程序的編制技術(shù)，提高了傳輸速度、簡化了電氣隔離技術(shù)；2005年后生理信號多參數(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的研究開始興起，近幾年的研究側(cè)重于監(jiān)測平臺、無線、家用、便攜、低成本及可穿戴技術(shù)等。高澤利[6]報告了基于LabVIEW的人體生理信號檢測及處理系統(tǒng)的設(shè)計，采用家用普通PC機(jī)作為人體生理信號檢測及處理儀器，引起了行業(yè)界的高度重視。杜天旭[7]以“基于ZigBee技術(shù)的人體健康監(jiān)測平臺”為題報告了通過應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)，對人體心率、脈搏、血壓進(jìn)行同時、實時、隨時監(jiān)測的方法，但該方法仍存在CC2430的微型電池問題和健康信號的濾噪問題。對2012年以來的研究報告進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，大部分研究都是在以往的基礎(chǔ)上，對檢測精確度、功能、及功耗等進(jìn)行了改進(jìn)。

3 生理信號采集項目的研究分析

1994年胡可夫報告采集人體心電、心音、頸動脈信號數(shù)據(jù)；李蘭玉報告采集心電、心音、阻抗/導(dǎo)納曲線；陳心浩報告采集心電、血壓、血氧飽和度、呼吸、體溫；鄭佃好[8]于2011年報告基于多普勒原理的血流速度計的設(shè)計，使之用于手術(shù)監(jiān)護(hù)及對人體外周血管硬化、狹窄、阻塞、斑塊的診斷，進(jìn)而使得醫(yī)護(hù)人員更好地了解斷肢再植和燒傷病人的血管完好性；陳清光等[9]人的研究顯示中醫(yī)在生理信號研究中，能夠通過采集舌象、脈象、握力信號等進(jìn)行體質(zhì)評價；腸鳴音、睡眠、體動、眨眼動作項目有散在報告；聶聃[10]等人的報告指出腦電的情緒識別研究和精神疲勞性研究可能有相關(guān)性。以上這些研究足以證明人體生理信號在項目內(nèi)容上的采集研究已向高深度進(jìn)發(fā)。

4 人體生理信號研發(fā)思路

4.1 加強(qiáng)人體生理信號監(jiān)測家居的研發(fā)

伴隨著IT技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)學(xué)數(shù)字化技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)開辟了新市場。傳統(tǒng)需要患者親自去醫(yī)院看病的醫(yī)學(xué)模式被逐漸改變，網(wǎng)絡(luò)就醫(yī)、遠(yuǎn)程會診、遠(yuǎn)程治療等技術(shù)逐漸走向成熟，無線網(wǎng)絡(luò)診療技術(shù)使醫(yī)護(hù)人員能夠更便捷地獲得患者的有效信息，使大眾能夠更方便地獲得醫(yī)療服務(wù)。市場的需求是研發(fā)的動力，醫(yī)療監(jiān)測智能家居的研發(fā)是未來人們健康保健的大市場。智能家居健康監(jiān)測技術(shù)的成熟研發(fā)，可為患者提供遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，它能更快、更好地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)快捷、方便的技術(shù)優(yōu)勢，可將患者的生理信號及時傳送到醫(yī)師面前，可為急危、重癥患者及時提供生命信息援助，使醫(yī)護(hù)人員在到達(dá)現(xiàn)場前就可以得到患者的第一手資料，可為搶救工作爭取到寶貴的時間，對健康人群亦可起到亞健康的自我監(jiān)管作用[11]。

4.2 加強(qiáng)人體生理信號采集項目內(nèi)容的研發(fā)

人體通過生理信號表達(dá)著健康與疾病的狀態(tài)。全面的人體生理信號采集，可為臨床診斷與治療及時提供參考數(shù)據(jù)。人體生理信號采集項目上仍有很大空間可擴(kuò)展：如持續(xù)地采集呼吸頻率、呼吸音、體位、體動、眼動、氣流、通氣量、胸腹運(yùn)動、睡眠、鼾聲、腸鳴音、心電等生理信號，對診斷睡眠呼吸暫停綜合征有很大幫助；呼吸的氣味、顱內(nèi)壓、黃疸指數(shù)、血氧飽和度、血糖、遺尿等信號對肝功能衰竭患者的觀察至關(guān)重要；發(fā)音、聽力、阻抗、皮溫、飽脹、饑餓等項目的采集，以及床邊直接分析人體分泌物與排泄物的性質(zhì)等都是值得深入研究的課題。研究的對象首先以臨床需要為出發(fā)點，逐步實現(xiàn)家庭健康的自我監(jiān)管，使忙碌工作的白領(lǐng)、居家老人、殘疾人、慢性病患者都能得到細(xì)致、安全、個性化的醫(yī)療保障。

綜上所述，人體生理信號的采集研究長盛不衰，并呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢。研究報告分析結(jié)果顯示：儀器的改良在不斷優(yōu)化，利用計算機(jī)軟硬件技術(shù)實現(xiàn)多通道、低功耗、低成本、便攜式技術(shù)的研究也在逐步興起；但人體生理信號項目的采集內(nèi)容局限于心電、血壓、呼吸、脈搏、血氧飽和度等基本生命體征的采集，特殊生理信號的采集技術(shù)還沒有得到廣闊發(fā)展；實用的大眾化的家居式的產(chǎn)品較少；以病床為單元的無線的用于臥床病人或住院病人夜間病情變化的觀察平臺目前尚未見報告。綜上，筆者認(rèn)為，今后的研究方向應(yīng)緊密結(jié)合臨床需求，進(jìn)一步優(yōu)化電氣隔離技術(shù)和解決微型電池及信號濾噪問題，重視研發(fā)人體參數(shù)無線傳感數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，以解決人體生理信號在無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)獲取與通信；研發(fā)高性能、小體積、穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)的家庭式健康保健監(jiān)測產(chǎn)品，實現(xiàn)人們對自身異常生理信號的自我監(jiān)測，早期發(fā)現(xiàn)、早期治療，防病重于治病，為大眾亞健康保駕護(hù)航。

[1] 李蘭玉,楊繼鵬,陳兆濤．共用通道心阻抗/導(dǎo)納圖微機(jī)檢測系統(tǒng)[J]．醫(yī)療設(shè)備信息,1994,(6):1-3．

[2] 胡可夫,徐有福,王舒婭,等．新型無創(chuàng)傷心功能STI微機(jī)檢測儀[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,1994,(2):1-4．

[3] 于良軍,李蘭玉,王風(fēng)珍．千米測遙心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[J]．醫(yī)療設(shè)備信息,1994,(6):3-4．

[4] 單紅旭,蔡國平,白凈．便攜式多通道大容量生理信號記錄儀的研制[J]．北京生物醫(yī)學(xué)工程,1999,18(1):39-42．

[5] 陳心浩,謝鶯,陳軍波,等．基于USB接口的多道生理信號采集系統(tǒng)[J]．中國醫(yī)療器械雜志,2004,28(4):249-251．

[6] 高澤利,周建莉,矍新剛．等．基于LabVIEW的人體生理信號檢測及處理系統(tǒng)設(shè)計[J]．微計算機(jī)信息,2009,25(13):157-159．

[7] 杜天旭,吳曉雯,莊偉．基于ZigBee技術(shù)的人體健康監(jiān)測平臺[J]．測控技術(shù)雜志,2012,31(7):10-12．

[8] 鄭佃好．基于多普勒原理的血流速度計設(shè)計[J]．電子設(shè)計工程雜志,2011,19(11):79-81．

[9] 陳清光,許家佗,張志楓,等．氣虛體質(zhì)大學(xué)生客觀化評價方法研究[J]．中華中醫(yī)藥雜志,2012,27(1):24-36．

[10] 聶聃,王曉韡,段若男,等．基于腦電的情緒識別研究綜述[J]．中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報,2012,31(4):595-606．

[11] 趙錦萌,吳劍波,吳效明．智能家居的醫(yī)療監(jiān)測技術(shù)研究[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2010,31(10):14-16．

Research Progress of Acquisition Technology of Human Physiological signals Based on Literature Novelty search

YOU Hui-xia, XIE Xue-ling, WU Ya-yun
Health Insurance Department, The 180thHospital of PLA, Quanzhou Fujian 362000, China

This paper discussed the research progress about acquisition technologies and acquisition projects of human physiological signals based on literature novelty search of CNKI database and WanFang database, to provide research ideas for researchers so that they can avoid conducting repetitive researchs and promote further development of acquisition technologies and acquisition projects of human physiological signals.

acquisition technologies of human physiological signals; biosensor; literature novelty search

G252.7；R33

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.08.027

1674-1633(2013)08-0073-02

2013-01-29

2013-04-10

作者郵箱：940579089@qq．com