醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺研究與設(shè)計

摘要：在新一輪醫(yī)改政策確定與落實的背景下，醫(yī)院以“病人為中心”的服務(wù)理念正在逐步取代傳統(tǒng)的“以疾病為中心”的理念，各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)都在加大對醫(yī)療信息化的建設(shè)投入，移動化、數(shù)字化、智能化病房的也逐步成為大型三甲醫(yī)院的標(biāo)準(zhǔn)配置。市場上以打造智慧醫(yī)療、智慧醫(yī)院的信息化產(chǎn)品推陳出新。這其中涉及了大量物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，如果在醫(yī)院內(nèi)部，能建立一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，協(xié)議兼容，M2M相通的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)基礎(chǔ)服務(wù)平臺，這將為醫(yī)院信息化建設(shè)節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)，縮短項目實施周期與維護(hù)難度，減少物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更新的迭代成本。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)據(jù)平臺；醫(yī)院信息系統(tǒng)；智慧醫(yī)療；三甲醫(yī)院；醫(yī)改；

中圖分類號： TP391

0引言

目前各級醫(yī)院都已規(guī)劃或?qū)嵤┮晕锫?lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的新一輪的醫(yī)療信息化項目的建設(shè)高潮。首先，考慮到物聯(lián)網(wǎng)各層次集成設(shè)備眾多，廠家之間通信、傳輸標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，在實施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時，必然存在需求應(yīng)用上的交叉與重疊。其次，在信息化高速發(fā)展的今天，應(yīng)用系統(tǒng)與感知層的迭代周期會加快，但計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膮f(xié)議、操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)性平臺的更新發(fā)展則相對較慢。所以，在滿足物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用與服務(wù)需求的同時，可以預(yù)先做好頂層設(shè)計，規(guī)范各層次之間數(shù)據(jù)交換與傳輸標(biāo)準(zhǔn)，提供類型豐富，相互兼容的通信標(biāo)準(zhǔn)。這樣可以在保證各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)接入時快速部署，又可以減少因技術(shù)迭代而導(dǎo)致的基礎(chǔ)性建設(shè)的重復(fù)投入，這對醫(yī)院后期的信息發(fā)展與規(guī)劃有重要意義。建設(shè)統(tǒng)一的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺（Medical Internet of things Platform）（以下簡稱：MIoTP平臺）將為醫(yī)院今后的信息化發(fā)展提供一個新的思路。

1邏輯層次分布

在行業(yè)中對物聯(lián)網(wǎng)邏輯層次劃分一般可分為三層，圖1描述了MIoTP平臺的邏輯層次主要功能與服務(wù)范圍。第一層是以傳感器、執(zhí)行器、智能節(jié)點、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)等智能感知硬件組成為代表的物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備，該層主要提供的是數(shù)據(jù)的采集獲取。第二層是網(wǎng)絡(luò)層，一般是以消息隊列遙測傳輸（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）的代理集群、Redis緩存集群、數(shù)據(jù)庫集群、Web服務(wù)器集群構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)層，主要功能定位于信息的傳輸、安全效驗、存儲等。第三層為應(yīng)用層，該層是以應(yīng)用軟件系統(tǒng)，手機(jī)APP端，Web網(wǎng)站為主要代表的應(yīng)用端，主要是提供系統(tǒng)部署、信息展示、流程控制、業(yè)務(wù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等，同時還可以加入一些智能化處理聯(lián)動應(yīng)用，為大數(shù)據(jù)與人工智能發(fā)展提供信息基礎(chǔ)。同時，在整個基礎(chǔ)架構(gòu)中，可建立一套完善的安全性防護(hù)策略體系，在各層次中分別采用密鑰分配、安全路由、入侵檢測、傳輸加密等信息安全技術(shù)對各層的數(shù)據(jù)安全進(jìn)行防護(hù)。

圖1MIoTP平臺邏輯層次功能分布圖

2層次功能服務(wù)

在感知層應(yīng)用中，通常情況下物聯(lián)網(wǎng)廠家會有自己指定的感知層接入設(shè)備，在這層中，MIoTP平臺主要為這些數(shù)據(jù)采集設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)層雙向傳輸，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到采集感知設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)層之間的數(shù)據(jù)共享共用及互通。比如，通過部署全院級的傳感網(wǎng)絡(luò)，提供無線接入，ZigBee，IPV4/6DHCP服務(wù)，區(qū)域定位服務(wù)，節(jié)點安全準(zhǔn)入服務(wù)等。在醫(yī)療行業(yè)中主要表現(xiàn)為患者體征信息采集，污染區(qū)域或特殊區(qū)域移動監(jiān)控與準(zhǔn)入識別，人機(jī)交互系統(tǒng)識別等。對該層提供基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)的同時，應(yīng)用廠家可簡化自身系統(tǒng)在實施部署中的環(huán)節(jié)過程。而MIoTP平臺僅需通過后端的平臺應(yīng)用配置，即可引入采集傳感器的數(shù)據(jù)，廠家在該層中更多是關(guān)心數(shù)據(jù)如何采集，不用過多的考慮設(shè)備采集后的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)配置、傳輸與安全方面的問題。

在網(wǎng)絡(luò)層中，MIoTP平臺將為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供如數(shù)據(jù)庫、WEB服務(wù)、MQTT代理集群、Redis緩存集群、中間件、業(yè)務(wù)消息推送等組件調(diào)用接口與服務(wù)。傳統(tǒng)的方式是在感知層端通過服務(wù)請求或提交的方式獲取信息，這種方式增加了數(shù)據(jù)接口間的高耦合性，如果通過MIoTP平臺，可以引入同步的實時通信服務(wù)組件，這樣廠家在無需改變自生產(chǎn)品架構(gòu)的情況下，就可以獲得更快的通信速度、更穩(wěn)定的服務(wù)質(zhì)量，從而減少系統(tǒng)開銷，將傳統(tǒng)的請求方式升級改進(jìn)為響應(yīng)式的通信方式，可以平滑的將數(shù)據(jù)同步至指定的第三方數(shù)據(jù)平臺或云端，從而實現(xiàn)更為豐富的實時通信用戶體驗。在必要時可以在網(wǎng)絡(luò)層設(shè)定約束與過濾機(jī)制，達(dá)到屏蔽與清洗數(shù)據(jù)的目的。這樣可在解決物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)增漲的同時又可以為后期大數(shù)據(jù)的分析提供實時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。

MIoTP平臺應(yīng)用層，多以應(yīng)用系統(tǒng)的展示、控制指令的下達(dá)與數(shù)據(jù)集成交換服務(wù)為主。通過引入服務(wù)器、交換機(jī)、存儲虛擬化等技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層系統(tǒng)的部署提供快速實施方案，如操作系統(tǒng)，IP地址池，網(wǎng)關(guān)與路由，嵌入網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)策略，遠(yuǎn)程維護(hù)安全通道接入策略，第三方數(shù)據(jù)集成平臺對接服務(wù)。可為應(yīng)用層系統(tǒng)提供PC及移動端多種部署方式與安全的解決方案。通過采用易用、美觀、專業(yè)的控制頁面將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的同步展示，還可以在該層上集成第三方的數(shù)據(jù)綁定組件，將感知層獲取的實時狀態(tài)，通過封裝后嵌入到系統(tǒng)的服務(wù)組件中，方便各系統(tǒng)之間的調(diào)用。

圖2 展示了MIoTP平臺層次功能分布與服務(wù)框架。

圖2 MIoTP平臺層次功能分布與服務(wù)

3總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。特別是在新一輪醫(yī)改政策的背景下，要求醫(yī)院快速響應(yīng)國家政府的決策。在不斷提高醫(yī)療質(zhì)量的同時，采用信息化技術(shù)提升醫(yī)院服務(wù)水平。在這一輪的信息化建設(shè)高潮中，醫(yī)院可通過引入MIoTP平臺理念作為醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)建設(shè)與數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。為物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)的技術(shù)更新預(yù)留充足的發(fā)展與擴(kuò)容空間，在節(jié)約建設(shè)經(jīng)費(fèi)的同時又可加快項目實施周期與減小迭代成本，可為醫(yī)院信息化的建設(shè)提供一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]施占一* ，馮建文，王麗萍. 計算機(jī)應(yīng)用.ZigBee 協(xié)議改進(jìn)和在醫(yī)用呼叫系統(tǒng)中的應(yīng)用， 2012，1001-9081（ 2012） S2-0078-04

[2]賀娟，熊飛嶠，袁頌岳.病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].微計算機(jī)信息， 2012， 1008-0570（2012）10-0266-02

[3]王磊.醫(yī)院危急值語音自動上報系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用[J].信息通信，2016（3）：114-115

作者簡介：王磊（1979.10～），男，計算機(jī)碩士，工程師，主要從事醫(yī)療信息系統(tǒng)方面的研究。