什么是MBAN網(wǎng)絡(luò)？MBAN系統(tǒng)如何運(yùn)行？

LS Research硬件開(kāi)發(fā)總監(jiān)Robert Buczkiewicz

FCC將頻譜專用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)局域網(wǎng)（MBAN）

華盛頓特區(qū)-聯(lián)邦通信委員會(huì)通過(guò)采用規(guī)則來(lái)推進(jìn)其無(wú)線醫(yī)療保健議程，這些規(guī)則將使醫(yī)療人體局域網(wǎng)（MBAN），低功耗寬帶網(wǎng)絡(luò)成為可能，該網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)人體佩戴的傳感器組成，可傳輸各種患者數(shù)據(jù)到控制設(shè)備。MBAN設(shè)備使患者擺脫了將患者束縛在病床上的麻煩的電纜。MBAN設(shè)備提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的方式來(lái)監(jiān)視醫(yī)療機(jī)構(gòu)中的每個(gè)患者，因此臨床醫(yī)生可以提供實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而允許他們進(jìn)行干預(yù)并挽救生命。在MBAN頻譜上運(yùn)行的無(wú)線設(shè)備可用于主動(dòng)監(jiān)測(cè)患者的健康狀況，包括血糖和壓力監(jiān)測(cè)，心電圖讀數(shù)的傳送，甚至是新生兒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。MBAN設(shè)備將被設(shè)計(jì)為在醫(yī)院環(huán)境中廣泛部署，并將使用廉價(jià)的一次性穿戴式傳感器。MBAN技術(shù)還將使患者更容易地將其轉(zhuǎn)移到醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)的不同部位進(jìn)行治療，并通過(guò)使醫(yī)療保健提供者有機(jī)會(huì)在危及生命的關(guān)鍵水平之前識(shí)別出威脅生命的問(wèn)題或事件，從而顯著提高患者護(hù)理質(zhì)量。

圖1 – MBAN設(shè)備（FCC照片流提供）

目前，美國(guó)醫(yī)院中幾乎有50％的患者未接受監(jiān)測(cè)。FCC主席Julius Genachowski表示，MBAN系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確且具有成本效益的實(shí)時(shí)患者監(jiān)護(hù)?！敖邮鼙O(jiān)視的患者有48％的機(jī)會(huì)死于心臟驟停。不受監(jiān)視的患者有6％的存活機(jī)會(huì)。”通過(guò)允許對(duì)患者進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，啟用了MBAN的設(shè)備可以幫助醫(yī)生在緊急情況下更快地做出反應(yīng)，并改善整體的住院患者護(hù)理。根據(jù)FCC的說(shuō)法，此舉“代表著對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備的改進(jìn)”，因?yàn)樗够颊吒菀滓苿?dòng)，提高了患者的舒適度，并且在將患者重新安置到不同的位置后，每年可節(jié)省12億美元的費(fèi)用。診所和部門(mén)。

該最終裁定在2360-2400 MHz頻段中預(yù)留了40 MHz的保護(hù)頻譜，專門(mén)用于無(wú)線醫(yī)療設(shè)備。專用頻譜應(yīng)有助于減輕通常與醫(yī)院使用的Wi-Fi和其他大功率設(shè)備相關(guān)的干擾問(wèn)題。2360-2390MHz頻率范圍是次要的。FCC將在其規(guī)則的第95部分中擴(kuò)展現(xiàn)有的醫(yī)療設(shè)備無(wú)線電通信（MedRadio）服務(wù)。使用該頻段的MBAN設(shè)備將在“逐個(gè)許可證”的基礎(chǔ)上運(yùn)行，從而無(wú)需申請(qǐng)單獨(dú)的發(fā)射機(jī)許可證。2360-2390MHz頻率的使用僅限于醫(yī)療機(jī)構(gòu)在室內(nèi)運(yùn)行，并且必須經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)員的注冊(cè)和現(xiàn)場(chǎng)批準(zhǔn)，以保護(hù)航空遙測(cè)的主要用途。

MBAN的優(yōu)勢(shì)

小型可穿戴傳感器可監(jiān)測(cè)患者的生命體征，并收集溫度，血糖水平，血壓，脈搏和呼吸功能等實(shí)時(shí)臨床信息，并通過(guò)附近設(shè)備上的MBAN進(jìn)行匯總，以進(jìn)行本地處理并轉(zhuǎn)發(fā)至集中式顯示器和電子病歷。身體傳感器還可以用于向身體的特定區(qū)域提供藥物治療。

主要優(yōu)勢(shì)包括：

?允許對(duì)整個(gè)醫(yī)院進(jìn)行患者監(jiān)視，從而提高舒適度和移動(dòng)性

?可以在患者到達(dá)醫(yī)院之前和將其送回家后進(jìn)行監(jiān)視

?消除了對(duì)患者進(jìn)行束縛的電纜束縛，從而提高了患者的安全性，護(hù)理和舒適度醫(yī)院病床

?易于運(yùn)輸：允許患者輕松地轉(zhuǎn)移到不同的診所

?采用無(wú)線監(jiān)控的醫(yī)療設(shè)備制造商應(yīng)清除醫(yī)院房間內(nèi)的電纜巢，并讓患者離開(kāi)昂貴的重癥監(jiān)護(hù)病房

?感染控制：消除電線可能幫助降低感染風(fēng)險(xiǎn)

圖2 – MBAN設(shè)備（由GE Healthcare提供）

監(jiān)管狀況

?從2012年10月1日開(kāi)始，F(xiàn)CC的“按規(guī)則許可”標(biāo)準(zhǔn)允許使用設(shè)備，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療保健提供者必須注冊(cè)其設(shè)備并協(xié)調(diào)使用方式和使用時(shí)間。

?預(yù)計(jì)FCC將于明年6月任命一位頻率協(xié)調(diào)員，以確定兩個(gè)用戶如何共享頻譜而不互相干擾。GE Healthcare和Philips Healthcare Systems均建議加快此過(guò)程。現(xiàn)在是WMTS協(xié)調(diào)員的美國(guó)醫(yī)療保健工程學(xué)會(huì)（ASHE）也表達(dá)了對(duì)成為MBAN協(xié)調(diào)員的興趣。

?MBAN設(shè)備必須先獲得FCC和食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的批準(zhǔn)，然后才能在醫(yī)院中使用。FCC和FDA對(duì)移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備具有監(jiān)管控制權(quán)，他們正在共同努力簡(jiǎn)化審批流程。該過(guò)程可能要求FCC審查設(shè)備的技術(shù)方面，而FDA將審查其醫(yī)療功能。

?FCC的批準(zhǔn)使美國(guó)成為第一個(gè)為MBAN分配頻譜的國(guó)家。

?2360-2400 MHz頻段具有國(guó)際協(xié)調(diào)的潛力。德州儀器（TI）和GE Healthcare均指出，該頻段已包含在研究醫(yī)療設(shè)備的歐洲標(biāo)準(zhǔn)組織制定的技術(shù)要求中。

技術(shù)概述

?2360-2400 MHz頻帶中40 MHz的受保護(hù)頻譜

?該頻帶的2360-2390 MHz部分受到范圍限制，只能在醫(yī)療保健設(shè)施中室內(nèi)使用，并且需要獲得MBAN協(xié)調(diào)員的注冊(cè)，并在獲得以下許可的情況下進(jìn)行其他協(xié)調(diào)地點(diǎn)。在1 MHz帶寬上測(cè)得的最大發(fā)射功率為1 mW

?2390-2400 MHz頻段不需要注冊(cè)和協(xié)調(diào)，可以在任何位置使用-包括家庭住宅環(huán)境。在5 MHz帶寬上測(cè)得的最大發(fā)射功率為20 mW

?與航空移動(dòng)遙測(cè)（AMT）或占用2360-2395 MHz頻段的飛行測(cè)試無(wú)線電設(shè)備在共享，次級(jí)，無(wú)干擾的基礎(chǔ)上使用

?MBAN需要一個(gè)清晰的信道，并且無(wú)線醫(yī)學(xué)遙測(cè)服務(wù)（WMTS）沒(méi)有頻譜來(lái)容納它們

?預(yù)期的傳輸范圍：短距離，大約一個(gè)病房，類似于藍(lán)牙

?受限數(shù)據(jù)速率：<2 Mbps

圖3 –無(wú)線頻譜（現(xiàn)代移動(dòng)應(yīng)用程序提供）

什么是MBAN網(wǎng)絡(luò)？

FCC將醫(yī)療機(jī)構(gòu)局域網(wǎng)（MBAN）定義為低功耗網(wǎng)絡(luò)，由MedRadio編程器/控制發(fā)射器和多個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)佩戴的設(shè)備組成，這些設(shè)備均出于以下目的而發(fā)送或接收非語(yǔ)音數(shù)據(jù)或相關(guān)設(shè)備控制命令：測(cè)量和記錄生理參數(shù)和其他患者信息，或通過(guò)輻射的雙向或單向電磁信號(hào)執(zhí)行診斷或治療功能。

MBAN系統(tǒng)如何運(yùn)行？

典型的MBAN包括主編程器/控制發(fā)送器（“集線器設(shè)備”）和一個(gè)或多個(gè)客戶端發(fā)送器（“人體傳感器”），該主編程器/控制發(fā)送器包括在靠近患者的設(shè)備中，該客戶端發(fā)送器僅佩戴在身體上在與控制傳輸?shù)募€器保持通信的同時(shí)進(jìn)行傳輸。集線器將數(shù)據(jù)消息傳送到穿戴式傳感器，以指定例如應(yīng)使用的發(fā)射頻率。集線器和傳感器設(shè)備將在2360-2400 MHz頻帶中傳輸。

圖4 – MBAN集線器/傳感器節(jié)點(diǎn)

集線器在其控制下聚合來(lái)自穿戴式傳感器的患者數(shù)據(jù)，并使用醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)的局域網(wǎng)（LAN）（例如，以太網(wǎng)，WMTS或Wi-Fi鏈接）將該信息傳輸?shù)礁鱾€(gè)位置醫(yī)療保健專業(yè)人員在哪里監(jiān)視患者數(shù)據(jù)。集線器還通過(guò)設(shè)施的LAN連接到中央控制點(diǎn)，該中央控制點(diǎn)將用于管理衛(wèi)生保健設(shè)施內(nèi)的所有MBAN操作。人體傳感器和編程器/控制變送器都不得直接相互通信。

為了保護(hù)AMT操作免受有害干擾，MBAN和AMT頻率協(xié)調(diào)器將共同協(xié)作以協(xié)調(diào)2360-2390 MHz頻帶中的MBAN操作?？刂泣c(diǎn)用作MBAN協(xié)調(diào)器和MBAN主發(fā)送器之間的接口，以控制2360-2390 MHz頻帶中的MBAN操作?？刂泣c(diǎn)將接收到一個(gè)電子鑰匙，該電子鑰匙是一條數(shù)據(jù)消息，用于指定并允許MBAN設(shè)備使用特定頻率。然后，控制點(diǎn)將生成一個(gè)信標(biāo)或控制消息，以通過(guò)設(shè)施的LAN將數(shù)據(jù)消息傳送到集線器，該消息指定該特定MBAN的授權(quán)頻率和其他操作條件。

下一步是什么？

從2012年10月1日起，F(xiàn)CC的“按規(guī)則許可”標(biāo)準(zhǔn)允許使用設(shè)備，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療保健提供者必須注冊(cè)其設(shè)備并協(xié)調(diào)使用方式和使用時(shí)間。但是，預(yù)計(jì)FCC不會(huì)在2013年6月之前任命頻率協(xié)調(diào)員，而根據(jù)GE Healthcare的說(shuō)法，“預(yù)計(jì)MBAN設(shè)備將在大約2年后投放市場(chǎng)?！睆臒o(wú)線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度來(lái)看，幾家主要的半導(dǎo)體制造商已經(jīng)表示，他們目前用于ZigBee /藍(lán)牙的2400-2483.5 MHz ISM頻段芯片組可以輕松地進(jìn)行修改或改編。進(jìn)行簡(jiǎn)單的RF設(shè)計(jì)服務(wù)更改以覆蓋2360-2400 MHz MBAN頻譜，再加上新的天線設(shè)計(jì)，應(yīng)該可以快速部署該技術(shù)。

編輯：hfy