Red de áreas corporales

Una red de área corporal ( BAN ), también conocida como red de área corporal inalámbrica ( WBAN ), red de sensores corporales ( BSN ) o red de área corporal médica ( MBAN ), es una red inalámbrica de dispositivos informáticos portátiles. ^{[1] [2}^]^[3]^[4]^[5] Los dispositivos BAN pueden estar integrados dentro del cuerpo como implantes o píldoras, ^[6] pueden montarse en la superficie del cuerpo en una posición fija , o pueden ser dispositivos acompañados que los humanos pueden llevar en diferentes posiciones, como en los bolsillos de la ropa, en la mano o en varios bolsos. ^[7] Los dispositivos son cada vez más pequeños, especialmente en las redes de área corporal. Estas redes incluyen múltiples unidades de sensores corporales (BSU) pequeñas y una única unidad central (BCU). ^{[8] A pesar de esta tendencia,}los dispositivos inteligentes del tamaño de un decímetro (pestaña y bloc) todavía desempeñan un papel importante. Actúan como centros de datos o puertas de enlace y proporcionan una interfaz de usuario para ver y gestionar aplicaciones BAN en el acto. El desarrollo de la tecnología WBAN comenzó alrededor de 1995 en torno a la idea de utilizar tecnologías de red de área personal inalámbrica (WPAN) para implementar comunicaciones en, cerca y alrededor del cuerpo humano. Aproximadamente seis años después, el término "BAN" pasó a referirse a sistemas donde la comunicación se realiza completamente dentro, sobre y en la proximidad inmediata de un cuerpo humano. ^[9]^[10] Un sistema WBAN puede utilizar tecnologías inalámbricas WPAN como puertas de enlace para alcanzar rangos más largos. A través de dispositivos de puerta de enlace, es posible conectar los dispositivos portátiles en el cuerpo humano a Internet. De esta manera, los profesionales médicos pueden acceder a los datos del paciente en línea utilizando Internet independientemente de la ubicación del paciente. ^[11]

Concepto

El rápido crecimiento de los sensores fisiológicos, los circuitos integrados de bajo consumo y la comunicación inalámbrica ha permitido una nueva generación de redes de sensores inalámbricos , que ahora se utilizan para fines como el control del tráfico, los cultivos, la infraestructura y la salud. El campo de las redes de área corporal es un área interdisciplinaria que podría permitir un control de la salud económico y continuo con actualizaciones en tiempo real de los registros médicos a través de Internet. Se pueden integrar varios sensores fisiológicos inteligentes en una red de área corporal inalámbrica portátil, que se puede utilizar para la rehabilitación asistida por ordenador o la detección temprana de enfermedades. Esta área se basa en la viabilidad de implantar biosensores muy pequeños dentro del cuerpo humano que sean cómodos y que no afecten a las actividades normales. Los sensores implantados en el cuerpo humano recopilarán diversos cambios fisiológicos para controlar el estado de salud del paciente sin importar su ubicación. La información se transmitirá de forma inalámbrica a una unidad de procesamiento externa. Este dispositivo transmitirá instantáneamente toda la información en tiempo real a los médicos de todo el mundo. Si se detecta una emergencia, los médicos informarán inmediatamente al paciente a través del sistema informático enviando los mensajes o alarmas adecuados. Actualmente, el nivel de información que se proporciona y los recursos energéticos capaces de alimentar los sensores son limitados. Si bien la tecnología aún se encuentra en su etapa primitiva, se está investigando ampliamente y, una vez adoptada, se espera que sea una invención revolucionaria en el ámbito de la atención médica , que lleve a que conceptos como la telemedicina y la salud móvil se conviertan en realidad.

Aplicaciones

Se espera que las aplicaciones iniciales de los BAN aparezcan principalmente en el ámbito de la atención sanitaria, especialmente para el monitoreo continuo y el registro de parámetros vitales de pacientes con enfermedades crónicas como diabetes , asma y ataques cardíacos .

Una BAN aplicada a un paciente puede alertar al hospital, incluso antes de que sufra un ataque cardíaco, mediante la medición de cambios en sus signos vitales .
Un paciente con diabetes podría autoinyectarse insulina a través de una bomba, tan pronto como sus niveles de azúcar en sangre aumenten.
Se puede utilizar un BAN para conocer las transiciones del estado de salud subyacentes y la dinámica de una enfermedad ^[5]

Esta tecnología también se puede utilizar en ámbitos como el deportivo, el militar o la seguridad. Su extensión a nuevos ámbitos también podría facilitar la comunicación mediante el intercambio fluido de información entre personas o entre personas y máquinas.

Normas

El último estándar internacional para BAN es el estándar IEEE 802.15.6 . ^[12]

Componentes

Un BAN o BSN típico requiere sensores de monitoreo de signos vitales , detectores de movimiento (a través de acelerómetros ) para ayudar a identificar la ubicación del individuo monitoreado y alguna forma de comunicación, para transmitir lecturas de signos vitales y movimiento a médicos o cuidadores. Un kit típico de red de área corporal constará de sensores, un procesador , un transceptor y una batería . Se han desarrollado sensores fisiológicos, como sensores de ECG y SpO2 . Otros sensores, como un sensor de presión arterial, un sensor de EEG y una PDA para la interfaz BSN, están en desarrollo. ^[13]

Comunicación inalámbrica en los EE.UU.

La FCC ha aprobado la asignación de 40 MHz de ancho de banda de espectro para enlaces de radio de área amplia de baja potencia BAN médicos en la banda de 2360-2400 MHz. Esto permitirá descargar la comunicación MBAN del espectro Wi-Fi estándar ya saturado a una banda estándar. ^[14]

El rango de frecuencias de 2360–2390 MHz está disponible de manera secundaria. La FCC ampliará el Servicio de Radiocomunicación de Dispositivos Médicos (MedRadio) existente en la Parte 95 de sus normas. Los dispositivos MBAN que utilicen la banda funcionarán con una base de "licencia por norma", lo que elimina la necesidad de solicitar licencias de transmisor individuales. El uso de las frecuencias de 2360–2390 MHz está restringido a la operación en interiores en instalaciones de atención médica y está sujeto al registro y la aprobación del sitio por parte de los coordinadores para proteger el uso primario de la telemetría aeronáutica. El funcionamiento en la banda de 2390–2400 MHz no está sujeto a registro ni coordinación y puede utilizarse en todas las áreas, incluidas las residenciales. ^[15]

Desafíos

Los problemas con el uso de esta tecnología podrían incluir:

Calidad de los datos : Los datos generados y recopilados a través de las BAN pueden desempeñar un papel fundamental en el proceso de atención al paciente. Es esencial que la calidad de estos datos sea de un alto nivel para garantizar que las decisiones que se tomen se basen en la mejor información posible.
Gestión de datos : como las BAN generan grandes volúmenes de datos, la necesidad de gestionar y mantener estos conjuntos de datos es de suma importancia. ^[16]
Validación de sensores : los dispositivos de detección omnipresentes están sujetos a limitaciones inherentes de comunicación y hardware, que incluyen enlaces de red cableados o inalámbricos poco confiables, interferencias y reservas de energía limitadas. Esto puede provocar que se transmitan conjuntos de datos erróneos al usuario final. Es de suma importancia, especialmente en el ámbito de la atención médica, que se validen todas las lecturas de los sensores. Esto ayuda a reducir la generación de falsas alarmas y a identificar posibles debilidades en el diseño del hardware y el software.
Coherencia de los datos : los datos que residen en varios dispositivos móviles y en las notas de los pacientes de forma inalámbrica deben recopilarse y analizarse de forma fluida. En las redes de área corporal, los conjuntos de datos vitales de los pacientes pueden estar fragmentados en varios nodos y en varias computadoras de escritorio o portátiles conectadas en red. Si el dispositivo móvil de un médico no contiene toda la información conocida, la calidad de la atención al paciente puede degradarse.
Seguridad : Se necesitaría un esfuerzo considerable para que la transmisión WBAN fuera segura y precisa. Habría que asegurarse de que los datos seguros del paciente sólo se derivaran del sistema WBAN dedicado de cada paciente y no se mezclaran con los datos de otros pacientes. Además, los datos generados a partir de WBAN deberían tener un acceso seguro y limitado. Aunque la seguridad es una alta prioridad en la mayoría de las redes, se han realizado pocos estudios en esta área para las WBAN. Como las WBAN tienen recursos limitados en términos de potencia, memoria, velocidad de comunicación y capacidad computacional, las soluciones de seguridad propuestas para otras redes pueden no ser aplicables a las WBAN. La confidencialidad, la autenticación, la integridad y la frescura de los datos junto con la disponibilidad y la gestión segura son los requisitos de seguridad en WBAN. El estándar IEEE 802.15.6, que es el estándar más reciente para WBAN, intentó proporcionar seguridad en WBAN. Sin embargo, tiene varios problemas de seguridad. ^[17]
Interoperabilidad : los sistemas WBAN tendrían que garantizar una transferencia de datos sin interrupciones entre estándares como Bluetooth , Zigbee , etc., para promover el intercambio de información y la interacción entre dispositivos plug and play . Además, los sistemas tendrían que ser escalables , garantizar una migración eficiente entre redes y ofrecer conectividad ininterrumpida.
Dispositivos del sistema : Los sensores utilizados en WBAN deben ser de baja complejidad, de tamaño pequeño, livianos, de bajo consumo, fáciles de usar y reconfigurables. Además, los dispositivos de almacenamiento deben facilitar el almacenamiento y la visualización remotos de los datos de los pacientes, así como el acceso a herramientas externas de procesamiento y análisis a través de Internet .
Energía vs. precisión : La política de activación de los sensores debe determinarse para optimizar el equilibrio entre el consumo de energía del BAN y la probabilidad de una clasificación errónea del estado de salud del paciente. Un alto consumo de energía suele dar como resultado observaciones más precisas sobre el estado de salud del paciente y viceversa. ^[18]
Privacidad : La gente podría considerar la tecnología WBAN como una amenaza potencial a la libertad si sus aplicaciones van más allá del uso médico "seguro". La aceptación social sería clave para que esta tecnología encuentre una aplicación más amplia.
Interferencia : el enlace inalámbrico utilizado para los sensores corporales debe reducir la interferencia y aumentar la coexistencia de los dispositivos del nodo sensor con otros dispositivos de red disponibles en el entorno. Esto es especialmente importante para la implementación a gran escala de sistemas WBAN. ^[9]^[19]
Costo : Los consumidores actuales esperan soluciones de monitoreo de salud de bajo costo que brinden alta funcionalidad. Las implementaciones de WBAN deberán optimizarse en términos de costos para que sean alternativas atractivas para los consumidores preocupados por su salud.
Monitoreo constante : los usuarios pueden requerir diferentes niveles de monitoreo; por ejemplo, aquellos con riesgo de isquemia cardíaca pueden querer que sus WBAN funcionen constantemente, mientras que otros con riesgo de caídas pueden necesitar que los WBAN solo los monitoreen mientras caminan o se mueven. El nivel de monitoreo influye en la cantidad de energía requerida y el ciclo de vida del BAN antes de que se agote la fuente de energía. ^[5]^[18]
Implementación limitada : la WBAN debe ser portátil, liviana y no intrusiva. No debe alterar ni obstaculizar las actividades diarias del usuario. La tecnología debe ser, en última instancia, transparente para el usuario, es decir, debe realizar sus tareas de monitoreo sin que el usuario se dé cuenta.
Rendimiento consistente : el rendimiento de la WBAN debe ser consistente. Las mediciones de los sensores deben ser precisas y calibradas, incluso cuando la WBAN se apaga y se vuelve a encender. ^[20] Los enlaces inalámbricos deben ser robustos y funcionar en diversos entornos de usuario.

Véase también

Referencias

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Ingeniero Reza Khalilian (SCOPUS:57193996763) (ORCiD: 0000-0001-5936-8596) (WOS: ACO-0524-2022) PhD, MSc Ingeniero en TIC y Electrónica, Autor, Investigador como, Guía Turístico, Profesor de Colegio Técnico Correo electrónico verificado en jdeihe.ac.ir - Página de inicio Ecosistemas de atención médicaWBANTelemedicinaIA IoTPrevención del cáncer Título citado por Año Un método eficiente para mejorar la seguridad de WBAN R Khalilian, A Rezai, E Abedini Advanced Science and Technology Letters (ASTL) 64 (No. 11; ISSN. 2287-1233 … 25 2014 Método de comunicación de red de área corporal inalámbrica segura (WBAN) que utiliza un nuevo esquema de gestión de claves aleatorias R Khalilian, A Rezai, F Mesrinejad Revista internacional de seguridad y sus aplicaciones (IJSIA) Scopus 10 (11 … 12 2016 Aplicaciones de la red de área corporal inalámbrica (WBAN) Necesidad en la atención médica en tiempo real R Khalilian, A Rezai 13.º IEEE Princeton Integrated STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería … 10 2022 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Lectura adicional

Ullah, Sana; Higgins, Henry; Braem, Bart; Latre, Benoit; Blondia, Chris; Moerman, Ingrid; Saleem, Shahnaz; Rahman, Ziaur y Kwak, Kyung (2010). "Un estudio exhaustivo de las redes inalámbricas del área corporal". Revista de sistemas médicos . 36 (3): 1–30. doi :10.1007/s10916-010-9571-3. hdl : 1854/LU-3234782 . ISSN 0148-5598. PMID 20721685. S2CID 7988320.

Enlaces externos

Vídeo de una breve charla del cardiólogo Eric Topol sobre medicina inalámbrica
"Salud Móvil: Conceptos, Iniciativas y Aplicaciones", Primer Libro (en Portugués) sobre el uso de Tecnologías Inalámbricas para asistir en la Atención Sanitaria