Red de área corporal

Una red de área corporal (BAN por sus siglas en inglés Body Area Network), también conocida como red inalámbrica de área corporal (WBAN por sus siglas en inglés Wireless Body Area Network) o red de sensores corporales (BSN) o red médica de área corporal (MBAN), es una red inalámbrica de dispositivos informáticos portátiles. Los dispositivos BAN pueden estar incrustados dentro del cuerpo como implantes, pueden montarse en la superficie del cuerpo en una posición fija o pueden ir acompañados de dispositivos que los humanos pueden llevar en diferentes posiciones, como en los bolsillos de la ropa, en la mano o en varios bolsos.. Si bien existe una tendencia hacia la miniaturización de los dispositivos, en particular, las redes de área corporal constan de varias unidades de sensores corporales (BSU) miniaturizadas junto con una sola unidad central corporal (BCU),Los dispositivos inteligentes del tamaño de un decímetro más grande (pestaña y almohadilla) aún desempeñan un papel importante en términos de actuar como un centro de datos o puerta de enlace de datos y proporcionar una interfaz de usuario para ver y administrar las aplicaciones BAN, in situ. 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. Unos seis años más tarde, el término "BAN" pasó a referirse a los sistemas en los que la comunicación se realiza completamente dentro, sobre y en las proximidades inmediatas de un cuerpo humano.Un sistema WBAN puede usar 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 de los pacientes en línea a través de Internet, independientemente de la ubicación del paciente.

Concepto

El rápido crecimiento de los sensores fisiológicos, los circuitos integrados de baja potencia 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 áreas corporales es un área interdisciplinar que podría permitir un seguimiento económico y continuo de la salud con actualizaciones en tiempo real de las historias clínicas 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 computadora o la detección temprana de afecciones médicas. Esta área se basa en la viabilidad de implantar biosensores muy pequeños dentro del cuerpo humano que sean cómodos y que no perjudiquen las actividades normales. Los sensores implantados en el cuerpo humano recogerán diversos cambios fisiológicos con el fin de monitorear 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 mediante el envío de los mensajes o alarmas correspondientes. Actualmente, el nivel de información proporcionada 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 que se adopte, se espera que sea un invento revolucionario en el cuidado de la salud, lo que llevará a que conceptos como la telemedicina y MHealth se vuelvan realidad. 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 mediante el envío de los mensajes o alarmas correspondientes. Actualmente, el nivel de información proporcionada 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 que se adopte, se espera que sea un invento revolucionario en el cuidado de la salud, lo que llevará a que conceptos como la telemedicina y MHealth se vuelvan realidad. 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 mediante el envío de los mensajes o alarmas correspondientes. Actualmente, el nivel de información proporcionada 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 que se adopte, se espera que sea un invento revolucionario en el cuidado de la salud, lo que llevará a que conceptos como la telemedicina y MHealth se vuelvan realidad. los médicos informarán inmediatamente al paciente a través del sistema informático mediante el envío de los mensajes o alarmas oportunos. Actualmente, el nivel de información proporcionada 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 que se adopte, se espera que sea un invento revolucionario en el cuidado de la salud, lo que llevará a que conceptos como la telemedicina y MHealth se vuelvan realidad. los médicos informarán inmediatamente al paciente a través del sistema informático mediante el envío de los mensajes o alarmas oportunos. Actualmente, el nivel de información proporcionada 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 que se adopte, se espera que sea un invento revolucionario en el cuidado de la salud, lo que llevará a que conceptos como la telemedicina y MHealth se vuelvan realidad.

Aplicaciones

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

• Un BAN aplicado a un paciente puede alertar al hospital, incluso antes de que tenga un ataque al corazón, midiendo los cambios en sus signos vitales.
• Una BAN en un paciente diabético podría autoinyectarse insulina a través de una bomba, tan pronto como disminuya su nivel de insulina.
• Se puede usar un BAN para conocer las transiciones subyacentes del estado de salud y la dinámica de una enfermedad.

Otras aplicaciones de esta tecnología incluyen deportes, militares o seguridad. Extender la tecnología a nuevas áreas también podría ayudar a la comunicación mediante intercambios continuos de información entre individuos o entre individuos y máquinas.

Estándares

El último estándar internacional para BAN es el estándar IEEE 802.15.6.

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 de red de área corporal típico constará de sensores, un procesador, un transceptor y una batería. Se han desarrollado sensores fisiológicos, como sensores de ECG y SpO2. Se están desarrollando otros sensores, como un sensor de presión arterial, un sensor de EEG y una interfaz PDA para BSN.

Comunicación inalámbrica en los EE. UU.

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

El rango de frecuencia de 2360–2390 MHz está disponible de forma secundaria. La FCC ampliará el Servicio de Radiocomunicación de Dispositivos Médicos (MedRadio) existente en la Parte 95 de sus reglas. Los dispositivos MBAN que utilicen la banda operarán bajo una base de 'licencia por regla', lo que elimina la necesidad de solicitar licencias de transmisores individuales. El uso de las frecuencias de 2360–2390 MHz está restringido al funcionamiento en interiores en los centros de atención médica y está sujeto al registro y la aprobación del sitio por parte de los coordinadores para proteger el uso principal de la telemetría aeronáutica. La operación en la banda de 2390–2400 MHz no está sujeta a registro o coordinación y puede usarse en todas las áreas, incluida la residencial.

Desafíos

Los problemas con el uso de esta tecnología podrían incluir:

• Calidad de los datos: los datos generados y recopilados a través de BAN pueden desempeñar un papel clave en el proceso de atención al paciente. Es fundamental 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: dado que las BAN generan grandes volúmenes de datos, la necesidad de gestionar y mantener estos conjuntos de datos es de suma importancia.
• Validación del sensor: los dispositivos de detección generalizada están sujetos a limitaciones de hardware y comunicación inherentes, incluidos enlaces de red alámbricos/inalámbricos poco confiables, interferencias y reservas de energía limitadas. Esto puede resultar en la transmisión de conjuntos de datos erróneos al usuario final. Es de suma importancia, especialmente dentro de un dominio de atención médica, que todas las lecturas de los sensores estén validadas. Esto ayuda a reducir la generación de falsas alarmas ya identificar posibles puntos débiles en el diseño del hardware y el software.
• Coherencia de los datos: los datos que residen en varios dispositivos móviles y las notas inalámbricas de los pacientes deben recopilarse y analizarse de forma transparente. Dentro de las redes de área del cuerpo, los conjuntos de datos vitales de los pacientes pueden estar fragmentados en varios nodos y en varias PC o computadoras portátiles 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 requeriría un esfuerzo considerable para que la transmisión WBAN sea segura y precisa. Habría que asegurarse de que los datos "seguros" del paciente solo se deriven del sistema WBAN dedicado de cada paciente y no se mezclen con los datos de otros pacientes. Además, los datos generados desde WBAN deben 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. Dado que las WBAN tienen recursos limitados en términos de potencia, memoria, velocidad de comunicación y capacidad computacional, es posible que las soluciones de seguridad propuestas para otras redes no sean aplicables a las WBAN. La confidencialidad, la autenticación, la integridad y la actualización 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 último estándar para WBAN, trató de proporcionar seguridad en WBAN. Sin embargo, tiene varios problemas de seguridad.
• Interoperabilidad: los sistemas WBAN tendrían que garantizar una transferencia de datos fluida a través de estándares como Bluetooth, ZigBee, etc. para promover el intercambio de información, la interacción de 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 tendrían que ser de baja complejidad, de factor de forma 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 del paciente, así como el acceso a herramientas externas de procesamiento y análisis a través de Internet.
• Energía frente a precisión: la política de activación de los sensores debe determinarse para optimizar el equilibrio entre el consumo de energía de la BAN y la probabilidad de clasificación errónea del estado de salud del paciente. El alto consumo de energía a menudo da como resultado observaciones más precisas sobre el estado de salud del paciente y viceversa.
• Invasión de la privacidad: las personas podrían considerar la tecnología WBAN como una amenaza potencial a la libertad, si las 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.
• Costo: los consumidores de hoy esperan soluciones de monitoreo de salud de bajo costo que brinden una alta funcionalidad. Las implementaciones de WBAN deberán tener un costo optimizado para ser alternativas atractivas para los consumidores conscientes de la 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 solo WBAN para monitorearlos mientras caminan o se mueven. El nivel de monitoreo influye en la cantidad de energía requerida y el ciclo de vida de la BAN antes de que se agote la fuente de energía.
• Implementación restringida: la WBAN debe ser portátil, liviana y no intrusiva. No debe alterar ni entorpecer las actividades diarias del usuario. En última instancia, la tecnología debería ser transparente para el usuario, es decir, debería realizar sus tareas de seguimiento sin que el usuario se dé cuenta.
• Rendimiento consistente: el rendimiento de la WBAN debe ser consistente. Las mediciones del sensor deben ser precisas y calibradas, incluso cuando la WBAN se apaga y se vuelve a encender. Los enlaces inalámbricos deben ser robustos y funcionar en varios entornos de usuario.