20204

17424

كارشناسي ارشد

بيوالكتريك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1403

يازده، 86ص. : مصور، جدول،نمودار

1403/12/22

كتابنامه

مهندسي پزشكي

مهندسي برق و كامپيوتر

1404/01/16

23121749

در سال‌هاي اخير، اينترنت اشياي پزشكي (MIoT) توجه پزشكان و پژوهشگران در بخش مراقبت‌هاي بهداشتي و فناوري اطلاعات را به خود جلب كرده است. پيشرفت‌هاي فناورانه عمده‌اي در حوزه‌هاي حسگرها،مدارهاي مجتمع و ارتباطات بي‌سيم رخ‌داده است كه منجر به توسعه‌ي شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم (WSN) شده است. در زمينه پزشكي، WSNهابه دليل توانايي بالا در جمع‌آوري و انتقال داده‌هاي دقيق از حالت بيماران، به‌ويژه در كاربردهايي نظير مانيتورينگ بيمار، از اهميت بسزايي برخوردارند. اين حسگرها با جمع‌آوري اطلاعات حياتي و انتقال آن‌ها به مراكز پردازشي از طريق شبكه‌هاي بي‌سيم، امكان نظارت مستمر بر حالت سلامت بيماران را فراهم مي‌كنند. برنامه‌هاي كاربردي مراقبت‌هاي بهداشتي كه در مقياس بزرگ پياده‌سازي مي‌شوند، معمولاً شامل تعداد زيادي از بيماران و خدمات مختلف بهداشتي هستند. اين امر منجر به توليد حجم بسيار بالايي از داده‌ها مي‌شود كه مديريت آن‌ها چالش‌هاي خاص خود را دارد. داده‌هاي توليد شده توسط WSN ها، معمولاً از طريق پروتكل‌ها و استانداردهاي ارتباطي مانند IEEE802.11 انتقال مي‌يابند. اين استانداردها امكان برقراري ارتباط بي‌سيم مؤثر و قابل‌اعتماد را فراهم مي‌كنند. در انتقال داده‌هاي پزشكي كه حساس و حياتي هستند، مسائلي نظير تأخير (latency) و ازدست‌رفتن بسته‌هاي داده (packet loss) مي‌تواند تأثيرات جدي بر كيفيت خدمات و دقت در تشخيص و درمان داشته باشد در اين پايان‌نامه، ابتدا مدل‌سازي شبكه براي تحليل رفتار انتقال داده‌ها در MIoT انجام شده و سپس با انجام شبيه‌سازي‌ها، به‌طور خاص بر روي مسائلي مانند تأخير (latency) و از دست رفتن بسته‌هاي داده (packet loss) در فرايند انتقال اطلاعات پزشكي از طريق استانداردIEEE802.11 و حالت DCF (Distributed Coordination Function) پرداخته شده است. اين شبيه‌سازي‌ها به‌منظور ارائه راهكارهايي براي كاهش اين مشكلات و بهبود كيفيت انتقال داده‌ها در سيستم‌هاي MIoTانجام شده است. در اين پايان‌نامه ابتدا، استيت ماشيني براي براي مدلسازي رفتارهاي هر يك از نودها در شبكه اينترنت اشيا پزشكي طراحي شده است. يه طور مشخص دو سناريو تعريف شده‌است: مانيتورينگ بيماران در منزل و شبكه‌سازي دستگاه‌هاي پزشكي در CCU بيمارستان غرضي اصفهان. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه در هر دو سناريوها، شبكه قادر به تأمين QoS مورد نياز براي ترافيك‌هاي پزشكي است، اما در نهايت در تعميم مدل با ترافيك‌هاي متنوع‌تر و بيشتر مشخص شد كه با افزايش تعداد نودها، تأخير و از دست رفتن بسته‌ها به حدي افزايش يافت كه كيفيت خدمات لازم براي كاربردهاي پزشكي تأمين نشد. اين نتايج نشان مي‌دهد كه مد DCF Wi-Fi براي كاربردهاي MIoT در شبكه‌هاي بزرگ نياز به بهينه‌سازي يا استفاده از پروتكل‌هاي جايگزين دارد.

The Medical Internet of Things (MIoT) has garnered increasing attention in healthcare, driven by advancements in sensors, integrated circuits, and wireless communication technologies. These innovations enable Wireless Sensor Networks (WSNs) to transmit critical patient data for real-time monitoring. However, the large volume of data generated by such systems presents significant challenges for network management, These challenges include issues such as latency and packet loss, which can potentially impact service quality and diagnostic accuracy. This thesis models the MIoT network to analyze data transmission behavior, focusing on latency and packet loss in medical data transfer using the IEEE 802.11 standard and its Distributed Coordination Function (DCF). The objective is to propose solutions to improve data transmission quality in MIoT systems. A state machine was designed to model the behavior of each node in the medical IoT network, with two specific scenarios: patient monitoring at home and the networking of medical devices in the Coronary Care Unit (CCU) of Gharazi Hospital, Isfahan. The simulation results showed that, in both scenarios, the network met the required Quality of Service (QoS) for medical traffic. However, when extending the model to include larger and more diverse traffic, an increase in the number of nodes led to higher latency and packet loss, ultimately failing to meet the required service quality for medical applications. These results suggest that the DCF Wi-Fi mode may require optimization or the adoption of alternative protocols for MIoT applications in large-scale networks.

جلال ذهبي , محمدرضا حيدرپور

امير اخوان بي تقصير , مجتبي خليلي دليگاني