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數十年前，為醫療應用和健康而使用個人健康設備(PHD)進行家庭健康檢測還是遙不可及的愿望，而如今這一愿望正逐漸成為現實。無論是簡易的個人健康體重秤，還是復雜的心血管健康檢測儀，這些新一代的感應裝置和廉價的微處理器都已經被開發出來，且個人健康設備的技術和生產流程已為人們所熟知，各設備均可零售并在市場上以合理的價格購買。然而在現實中，這些個人健康設備的市場卻不盡人意。 要有效地將個人健康設備用戶的健康數據傳輸到如醫生辦公室、診所或錄入監測服務機構等被證明是非常困難的。其中部分原因可以追溯到設計、生產和銷售個人健康設備的公司所使用的專屬協議里缺少了通信連接。 醫院與家庭中的用戶環境截然不同。在醫院，數據所在的網絡環境經過精心設計并設限；同時，醫院向同一個供應商或系統整合商購買設備，因此專屬協議并不是問題。而在家庭中使用的設備，來自多個設備供應商和使用多種專屬協議則不可避免。 諸如以太網、藍牙、Wi-Fi、ZigBee等傳輸協議在多年前就已被確定為通用標準，但越來越多的PHD專屬協議卻阻礙了其與潛在網關設備(如手機、無線路由器、機頂盒等)間的信息通信。其中的通信挑戰在于如何定義對采集以相同計量單位(如磅或公斤)計算的同一信息(如體重)，并將信息以固定格式傳輸給與外界聯通的通信界面的“虛擬”標準設備。 互操作性 按標準生產的制造商可確保其設備能與傳輸通信協議和網關設備之間實現無縫通信。但這并不意味著某一種類的所有PHD都必須是相同的“傳統風味”，標準設定了產品的基本功能，制造商可增加自己的設計以提高產品性能。 圖1是端對端PHD通信示意圖，其中展現了許多設備、連接選項、健康服務和數據聚合選項。左面第一列是PHD，它們通過ISO/IEEE 11073系列標準實現了與傳輸媒介(個域網和局域網)的無縫連接。數據聚合器不僅包括手機和個人電腦，還有個人健康系統等新型設備。這些設備將經過聚合和處理的數據傳輸給健康服務供應商，而供應商均符合康體佳健康聯盟的廣域網框架要求。在某些情況下，數據采集最終形成了病人的個人健康記錄(PHR)。康體佳健康聯盟成立于2006年，其宗旨是開發一個提供個人專屬醫療服務的系統。目前，聯盟已擁有超過240個會員公司，并與全球的標準組織(IEEE、ISO等)、政府單位和規范機構建立了聯系。 
圖1：端對端個人健康設備(PHD)通信示意圖。 標準化利益 如果歷史值得借鑒——電視就是個很好的例子——那么廣泛使用通信標準，將使PHD用戶、制造商和健康服務供應商(如醫療診所和疾病管理服務)受益。制造商可降低生產成本，因為它們不再需要為所有潛在的傳輸媒體設置界面；用戶也可獲得更低價、更多樣化的PHD產品，而可能更重要的是，他們能直接向醫生或其他健康服務供應商提供數據。盡管競爭會令單件產品的價格降低，但制造商將獲益于市場范圍的擴大。健康服務供應商能以更低的成本提供高品質服務。
圖2a：PHD產品舉例。
圖2b：低成本網關設備。 現有PHD可用于大量人類活動和采集各種健康數據。有多種PHD分類方法，其中包括按廣義用途分類(表1)，以及按狹義用途分類(表2)(見最左列用途范圍)。圖2a中展示了幾種設備，圖2b展示了一款低成本網關。右列指出了適用于每個用途范圍的PHD，標在ISO/IEEE標準后。例如，ISO/IEEE 11073-10415是體重秤的通信標準。 表1：PHD按廣義用途分類
表2：PHD按狹義用途分類。
超過300名來自國際企業、規范機構和專業協會的個人代表參與制定了ISO/IEEE 11073 PHD系列標準，其總標題為《健康信息科技——個人健康設備通信》。新標準的制定還在繼續，并已有多項標準在2012年5月獲得了IEEE標準委員會的通過�？紤]到PHD產品范圍之廣以及市場上已有的專利PHD產品，IEEE的個人健康設備工作小組在實踐標準化目標的進程中，始終秉持謹慎的態度。 制定者們盡量將標準降低，將所規定的功能性限定在參與人均認同為最低標準設備所必須擁有的范圍內。但另一方面標準又十分復雜，必須確保囊括了所有信息，標準執行人可據此通過增加功能來生產更高級的產品。 面向對象模型 盡管ISO/IEEE 11073標準不要求設計者使用面向對象的編程語言作為PHD軟件的操作語言，但標準制定是基于面向對象的系統管理模型和程式。這樣做的價值在于可方便地增加新標準，因為新設備可被看作是已定義的某醫療設備系統(MDS)對象的另一種形式。 兩個重要的概念：“中介和管理人”，其定義如下： * 中介是PHD軟件的組成部分，其主要職能是為外界的設備提供界面連接功能。 * 管理人是信息傳輸通道另一端設備的軟件組成部分，通常是從中介接收數據。 由于中介設備通常在零售店出售，一般是低成本的面向用戶的產品設備，因此其內存、微控制器、存儲器、閃存等基本硬件的性能都不高。另外，設備采用小型廉價的電池，電力有限。出于簡易和能源有效的考慮，它們一般采用固定配置，一旦發生停滯就無法連接。而管理人則一般擁有更強的硬件性能，可與多個中介連接，通常使用墻插式電源或更強大的電池。 一個中介可用一個或多個標準配置操作，或用擴展(自定義)配置操作。中介在首次與管理人連接后，即告知了其設備類型。一般，管理人已知此類中介的對象模型：管理人在創建時已輸入相關信息，或在與其他擁有相同對象模型的中介連接時獲得了相關信息。若管理人不知中介的配置信息，可要求中介羅列屬性，以告知自身特征。 由于PHD設備配置存在各種類型，有些基本醫療設備系統(MDS)的屬性是必須的，有些是可選的。在面向對象模型中，上述信息被稱為域信息模型(DIM)。表3羅列了可能與設備相關的對象類別。 表3：PHD對象類。
每個對象及其所有屬性均在《抽象句法符號標準一》(ASN.1)中給出正式定義，該標準是用于表述、編碼、傳輸和解碼數據的規則和結構的標準表達方式。每個PHD中將包含若干個表3中描述的物件，用來定義設備傳送的數據。 圖3是一個MDS(中介)對象模型：體重計(ISO/IEEE 11073-10415)，與表3中描述的模型一致。
圖3：體重計對象模型。 服務和通信模型 除了域模型，ISO/IEEE 11073系統模型還包含服務模型和通信模型。服務模型描述了協議與對象和屬性間的相互影響，通信模型描述了連接狀態機并詳細說明了通信特性。這三個模型共同體現了PHD數據、定義數據訪問和命令方式，并實現從中介到管理人的數據通信。 服務模型定義了消息類型，建立和拆分通信對話等內容。服務模型的基本功能是定義中介向管理人傳輸配置信息的有效方式，以便管理人了解中介所擁有的物件。以下是七種消息類型，被分為兩類： * 關聯服務 o 關聯請求/回應 o 釋放請求/回應 o 中斷 * 物件訪問服務 o 到達 o 設置 o 事件報告 o 措施(方法) ASN.1(《抽象句法符號標準一》)對信息進行了定義。模型還定義了這些事件發生的時間。 通信模型為多個中介通過點對點連接與單個經理人建立通信提供了方式。ISO/IEEE 11073-20601:2010具傳輸獨立性，它使用連接狀態機與USB、藍牙、ZigBee等傳輸技術實現成功互通。 通信模型還定義了將ASN.1對象表達方式轉換成二進制信息的流程，即傳輸應用的醫療設備編碼規則(MEDR)。傳輸完成后，信息將被精確解碼，由此獲知對象及其數據。 盡管ISO/IEEE 11073-20601:2010(E) [B48]中描述的通信流程是必不可少的，但前提是必須可適用于現實世界中的PHD。為幫助制造商簡化使用過程，ISO/IEEE 11073系列標準采用了設備檔案的概念，對特殊設備和數據傳輸檔案進行了明確描述，確保設備間實現基于同一通信技術的互操作性。 PHD將能夠通過無線個人局域網進行通信，如藍牙或ZigBee等。通常情況下，測量數值從PHD被傳輸到手機，手機通過遠程連接(如無線廣域網)將數據傳輸給健康服務供應商。 通過有線連接，如筆記本或電腦連接USB，也可實現短程交換。有線系統的好處是還能為PHD提供電源。 上述方法的巨大優勢在于標準為不同網域提供了可互操作性，可在通用平臺上實現多模態監控。同時，即插即用的特性還將進一步改善這一方法，也就是說不用升級管理人軟件，即可在同一平臺上增加新的感應器。 更大范圍的生態系統 圖4是ISO/IEEE 11073系列標準所展望的醫療保健生態系統，圖左列出的PHD旁標注了現有標準。另外，IEEE正在為呼吸率監控儀、胰島素泵、尿液監控儀和動態血糖監測儀等PHD制定標準。ISO/IEEE所使用的術語和物件模型與IHE PCD-01等其他標準是一致的，由此簡化與醫療公司間的數據通信。
圖4：ISO/IEEE 11073系列標準展望的遠程醫療生態系統。 多年來，為提高非住院病人和慢性病患者的生活質量，人們一直希望能建立起更廣范圍的遠程醫療信息系統�；A技術已通過測試，且各類產品也都將技術付諸實踐。但部分設想仍未能完全實現，原因在于缺乏PHD與外界的通信標準。ISO/IEEE 11073系列標準將突破這一通信瓶頸，讓希望成為現實。 |
