基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)及其發(fā)展應(yīng)用

許俊杰,陳軍

武漢大學人民醫(yī)院 設(shè)備處,湖北 武漢 430060

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)及其發(fā)展應(yīng)用

許俊杰,陳軍

武漢大學人民醫(yī)院 設(shè)備處,湖北 武漢 430060

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn),促進了智慧醫(yī)療系統(tǒng)的進一步發(fā)展,使醫(yī)療數(shù)據(jù)能夠在診療中得到最大程度發(fā)揮,現(xiàn)如今,以患者為中心的智慧醫(yī)療平臺的構(gòu)建具有了更大的可能性.本文首先綜述了我國醫(yī)療信息化發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題,并介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)的基本構(gòu)架與核心技術(shù),然后分析了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用情況.最后,對基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)的未來發(fā)展方向做出了展望.

物聯(lián)網(wǎng);醫(yī)療數(shù)據(jù);智慧醫(yī)療;智慧醫(yī)院;移動醫(yī)療

引言

隨著人們生活和工作節(jié)奏的加快以及社會、經(jīng)濟、環(huán)境等因素的變化,我國人口老齡化趨勢逐漸顯現(xiàn),慢性病發(fā)病率與亞健康人群比例也在逐年增高.而看病難、看病貴、看病不及時、看病不放心等諸多問題,已成為我國醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)科學發(fā)展亟待解決的難題.

2015年3月,國務(wù)院頒布《全國醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系規(guī)劃綱要(2015～2020年)》,明確提出開展健康中國云服務(wù)計劃,積極應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、可穿戴設(shè)備等新技術(shù),推動惠及全民的智慧醫(yī)療服務(wù)[1].物聯(lián)網(wǎng)即通過射頻識別、傳感器、二維碼、全球定位系統(tǒng)等各種裝置,按照約定的協(xié)議,將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實現(xiàn)人與物體、物體與物體之間的通信與互動[2].物聯(lián)網(wǎng)為優(yōu)化醫(yī)療就醫(yī)體驗、改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和提高人民健康水平提供了新手段,對于推進健康中國建設(shè),實現(xiàn)病有所醫(yī)的目標具有重要而深遠的意義.

本文簡單介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng),充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù)資源逐級下沉,分級診療逐步實現(xiàn),醫(yī)療數(shù)據(jù)更互聯(lián)互通、更便捷移動、更高效共享,有助于建立有序就診秩序,提高資源整體利用效率.

1 智慧醫(yī)療概述

早在2004年,美國食品藥品管理局就采取大量實際行動,擬通過規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在藥物運輸、銷售、防偽、追蹤體系的應(yīng)用[3],來推動智慧醫(yī)療的發(fā)展.隨后,歐盟委員會提出的quot;i2010計劃quot;、日本提出的quot;U-Japan戰(zhàn)略quot;和韓國提出的quot;U-Korea戰(zhàn)略quot;都是通過信息技術(shù)的發(fā)展[4],促進醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用建設(shè),讓民眾隨時隨地享受智慧醫(yī)療服務(wù).2008年,IBM公司進一步提出了quot;智慧地球quot;理念,即通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)醫(yī)療的信息互聯(lián)、共享協(xié)作、臨床創(chuàng)新、診斷科學和公共衛(wèi)生預(yù)防[5].

智慧醫(yī)療是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,以患者為中心,利用先進的信息技術(shù)將有限的醫(yī)療資源實現(xiàn)更多人的共享,改善醫(yī)療服務(wù)流程的醫(yī)療體系[6].這個體系主要由數(shù)據(jù)獲取、知識發(fā)現(xiàn)和遠程服務(wù)3個階段組成.其中,數(shù)據(jù)獲取由物聯(lián)網(wǎng)完成,知識發(fā)現(xiàn)主要依靠醫(yī)療云強大的大數(shù)據(jù)處理能力進行,遠程服務(wù)由云端服務(wù)與輕便的智能醫(yī)療終端共同提供.

2 我國醫(yī)療信息化現(xiàn)狀

我國醫(yī)療信息化起步于上世紀70年代末,其發(fā)展歷程[7],見表1.從表1可以看出我國醫(yī)療信息化發(fā)展態(tài)勢良好,但建設(shè)進展緩慢,大多以業(yè)務(wù)流程信息化思想為指導(dǎo)[8],醫(yī)療數(shù)據(jù)共享程度低,存在quot;信息孤島quot;,無法提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和工作效率[9].

長期以來,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分級診療制度不完善,大型醫(yī)院超負荷運營,基層醫(yī)療資源被長期閑置,導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù)資源下沉難以執(zhí)行,不能滿足多層次的健康需求.例如,大型醫(yī)院門診病人中,有85%以上患者為常見病或多發(fā)病,導(dǎo)致資深醫(yī)生超負荷工作,無法將主要精力和時間解決疑難雜癥和危急癥患者上;偏遠地區(qū)的疾病人群,得不到優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù),其結(jié)果是小病拖成大病;工作繁忙的亞健康人群止步于長時間的就診等待,導(dǎo)致慢性疾病得不到早期預(yù)防和及時健康管理.

2015年12月,國家衛(wèi)計委按照國家發(fā)改委《關(guān)于智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件要求,制定了智慧醫(yī)療評價指標體系框架和智慧醫(yī)院評價指標,并公布了第一批智慧醫(yī)院試點單位.同時,部分城市也提出了智慧醫(yī)療的建設(shè)理念和方案,推動了智慧醫(yī)院在我國醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展.如,武漢大學人民醫(yī)院于2016年3月在湖北省率先開啟quot;云上醫(yī)療quot;,積極打造智慧醫(yī)療系統(tǒng).

3 智慧醫(yī)療系統(tǒng)

3.1 智慧醫(yī)療系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng),主要目的是讓醫(yī)院有限的醫(yī)療和人力資源得到最大發(fā)揮,讓亞健康人群及時獲得預(yù)防性診療,也讓患者享受到方便、快速、均等的醫(yī)療服務(wù).因此該系統(tǒng)需要滿足以下幾個方面:

(1)系統(tǒng)規(guī)范化、標準化.規(guī)范化和標準化是智慧醫(yī)療系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ),也是智慧醫(yī)療系統(tǒng)與其他系統(tǒng)兼容和擴展的保證.因此系統(tǒng)設(shè)計時,各類感知設(shè)備應(yīng)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集規(guī)范,各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信標準.

(2)系統(tǒng)易操作.目標用戶為各個年齡層的患者和亞健康人群,系統(tǒng)只有簡單便捷、交互人性化,才能滿足用戶的實際需求.

(3)系統(tǒng)可拓展性和靈活性.系統(tǒng)在設(shè)計中應(yīng)為新應(yīng)用研發(fā)預(yù)留相應(yīng)的外部接口,同時不影響原有應(yīng)用的使用效果,這樣方便用戶自由靈活使用.

在少數(shù)民族連片特困鄉(xiāng)村中進行移民搬遷是一種對旅游扶貧路徑進行的大力支持的行為，主要原因在于，大部分少數(shù)民族連片特困鄉(xiāng)村都屬于生態(tài)脆弱的地區(qū)，在此進行生活的人口不能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境進行良好的保護，也就導(dǎo)致該地區(qū)的環(huán)境在不斷地遭到破壞，而進行移民搬遷則能夠促使當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境逐漸得到恢復(fù)，有利于提高該地區(qū)景色的觀賞性，從而對外來游客產(chǎn)生吸引的作用。但是需要注意的是，進行移民搬遷之后還應(yīng)給予相關(guān)人民群眾妥善的安置，避免其由于生活暫時不習慣以及受安土重遷思想影響重新搬回原地。

(4)系統(tǒng)安全性.醫(yī)療數(shù)據(jù)涉及患者的個人健康敏感信息,系統(tǒng)需要多層次、多措施增強應(yīng)用服務(wù)的安全性,比如在數(shù)據(jù)傳輸時可采用權(quán)限控制管理、通信數(shù)據(jù)加密和無線局域網(wǎng)防護等手段.

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)總體架構(gòu)圖,見圖1,主要包括基礎(chǔ)層、感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和用戶層等五級層次[9].

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

(1) 基礎(chǔ)層:即智慧醫(yī)療系統(tǒng)中的quot;物quot;,包括醫(yī)生、病人、醫(yī)療設(shè)備、藥品、消毒器械等所有醫(yī)療資源對象[10].

(2)感知層:主要通過機器對機器(Machine-to-Machine,M2M)無線接入、無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)和傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取基礎(chǔ)層的實時信息數(shù)據(jù),比如醫(yī)護人員位置、患者健康信息、醫(yī)療設(shè)備資產(chǎn)和藥品存放記錄等,實現(xiàn)對醫(yī)療資源信息的可視化統(tǒng)一管理.

(3)網(wǎng)絡(luò)層:通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)、寬帶互聯(lián)網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡(luò)和無線體域網(wǎng)絡(luò)等對感知層采集的數(shù)據(jù)進行實時傳輸.

(4)應(yīng)用層:主要包括智慧醫(yī)院系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)生平臺和家庭健康系統(tǒng)3個方面的應(yīng)用[11].比如智慧醫(yī)院系統(tǒng)可實現(xiàn)慢性病、傳染病的監(jiān)護與跟蹤護理,實現(xiàn)醫(yī)學裝備的定位和應(yīng)急調(diào)配等;區(qū)域衛(wèi)生平臺可實現(xiàn)各層級醫(yī)院均質(zhì)化的診斷水平,助力分級診療[12];家庭健康系統(tǒng)可實現(xiàn)個性化的健康信息管理,讓亞健康人群在家享受方便、快速、均等的醫(yī)療服務(wù).

表1 我國醫(yī)療信息化發(fā)展歷程

(5)用戶層:物聯(lián)網(wǎng)標準的定義對象是可感知的、可互動的、可控制的,系統(tǒng)需要支持醫(yī)療機構(gòu)、協(xié)同會診中心、家庭/個人、企業(yè)和銀行等用戶通過云服務(wù)和系統(tǒng)軟件獲取相應(yīng)服務(wù),實現(xiàn)相關(guān)醫(yī)療信息的交互.

3.3 智慧醫(yī)療系統(tǒng)的核心

圖2 感知行關(guān)系示意圖

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 移動醫(yī)療系統(tǒng)

移動醫(yī)療是基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)最具潛力的應(yīng)用之一[15],也是區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生信息化的主要方向.它泛指通過使用通信技術(shù)進行醫(yī)療數(shù)據(jù)非本地共享的系統(tǒng),且功能涵蓋非本地醫(yī)學急救、監(jiān)護、診斷、治療、咨詢、保健和遠程教育等諸多方面[16].以下將通過家庭健康監(jiān)護系統(tǒng)這個示例來說明智慧醫(yī)療系統(tǒng)在移動醫(yī)療方面的應(yīng)用.

隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,多種無線醫(yī)療傳感器組成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)面向家庭監(jiān)護成為可能[17].無線醫(yī)療傳感器是一種高精度、小體積、低功耗、高度自動化的便攜式設(shè)備,能夠檢測相應(yīng)的生命體征數(shù)據(jù).家庭健康監(jiān)護系統(tǒng)示意圖,見圖3.

家庭健康監(jiān)護系統(tǒng)利用多種植入式、可穿戴式和接近式等無線醫(yī)療傳感器采集人體的各種生理參數(shù),如腦電圖(EEG)、血壓(BP)、心電圖(ECG)、肌電圖(EMG)等[18],自動將生命體征數(shù)據(jù)上傳至終端設(shè)備;為每一名用戶建立一個實時動態(tài)的電子健康檔案,讓quot;死quot;檔案變quot;活quot;.在任何一個嵌入式設(shè)備如Android智能手機上安裝一個APP,就可以代替PC機成為監(jiān)護系統(tǒng)的控制終端.系統(tǒng)利用終端設(shè)備的藍牙、GPRS或Wi-Fi接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的遠程共享,用戶和醫(yī)生雙方只需憑借登陸密碼就可隨時隨地查詢相關(guān)的生命體征數(shù)據(jù),以及醫(yī)生的健康管理方案建議,實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的共享.

圖3 家庭健康監(jiān)護系統(tǒng)示意圖

家庭健康監(jiān)護系統(tǒng)將可穿戴技術(shù)與遠程醫(yī)療相結(jié)合,在不影響用戶正常工作和生活質(zhì)量的前提下,又不受時間和地點的限制[19],實現(xiàn)健康監(jiān)護的小型化、網(wǎng)絡(luò)化、家庭化,對慢性疾病的預(yù)防和診療具有非常重要的意義[20].

4.2 醫(yī)學裝備管理系統(tǒng)

醫(yī)學裝備管理是基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)在醫(yī)院管理方面重要的應(yīng)用.隨著科技的進步,現(xiàn)代醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)越來越依賴于先進的醫(yī)學裝備,而大型醫(yī)院的醫(yī)學裝備種類數(shù)量龐大、相關(guān)資料繁多、管理手段單一簡單、無法實時追蹤使用情況,這些都對醫(yī)學裝備全生命周期管理工作提出了挑戰(zhàn).

醫(yī)學裝備管理系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是對醫(yī)學裝備產(chǎn)生的信息進行管理,包括無源醫(yī)學裝備管理和有源醫(yī)學裝備管理兩個部分[21].醫(yī)學裝備自身固有的信息稱為基本信息,如裝備名稱、廠家、供貨商、購置日期、院內(nèi)編碼、序列號等;同時,醫(yī)學裝備在使用的過程中不斷產(chǎn)生新的信息,稱為使用信息,如使用科室、用途、保管人、使用狀態(tài)、使用時間、使用位置、質(zhì)控日期、維修記錄等.

對于無源醫(yī)學裝備,比如急救車、氧氣瓶、血壓計等,通過RFID傳感器實時采集該裝備的使用信息和工作狀態(tài)[22],并定時上傳至數(shù)據(jù)中心;對于有源醫(yī)學裝備,比如監(jiān)護儀、呼吸機、空氣消毒機等,通過安裝在電源插頭處的無線功率傳感器檢測該裝備的用電負載和周圍的無線信號強度[23],并通過無線傳感器網(wǎng)關(guān)實時上傳至數(shù)據(jù)中心.數(shù)據(jù)中心根據(jù)上傳的數(shù)據(jù),利用室內(nèi)定位與機器學習技術(shù),實時分析醫(yī)學裝備的使用信息.管理者可以使用軟件系統(tǒng)實時查詢裝備的使用信息,以便信息統(tǒng)計分析;同時可以對在用醫(yī)學裝備進行追蹤管理.

醫(yī)學裝備管理系統(tǒng)能為管理者提供科學合理地購置、使用和維護醫(yī)學裝備方案,對于提高醫(yī)院的工作效率,降低運營成本,提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量具有舉足輕重的重要作用[24].

4.3 智慧醫(yī)院服務(wù)系統(tǒng)

智慧醫(yī)院服務(wù)系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)在醫(yī)患服務(wù)方面最重要的應(yīng)用場景.長期以來,醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)是以醫(yī)院為中心的,患者進到醫(yī)院就醫(yī)最直接的體驗就是長時間排隊.智慧醫(yī)院服務(wù)系統(tǒng)是以患者為中心,可以將醫(yī)院、醫(yī)生和患者連接起來,實現(xiàn)醫(yī)療信息的即時傳遞,把醫(yī)院服務(wù)窗口延伸到患者手機上[25],如在線咨詢、預(yù)約診療、候診提醒、診療報告查詢、藥品配送等便捷服務(wù),改善患者的就醫(yī)體驗.

對于普通患者,去醫(yī)院就醫(yī)前,可通過智慧醫(yī)院服務(wù)系統(tǒng)進行醫(yī)院查詢、就醫(yī)指導(dǎo)、預(yù)約掛號,就醫(yī)后憑借一卡通,便可門診全流程使用;還可通過該系統(tǒng)進行候診查詢、檢驗檢查報告查詢、門診處方線上支付、用藥提醒以及預(yù)住院管理等;這樣不僅節(jié)省了患者寶貴的時間,而且減輕了醫(yī)護人員的工作量,提高了醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量.對于區(qū)域醫(yī)療患者或特殊病情患者,可通過該系統(tǒng)進行遠程就醫(yī);醫(yī)生通過臨床路徑中結(jié)構(gòu)化、標準化的臨床診療數(shù)據(jù)[26]快速有效地了解患者病情,以便做出針對性的醫(yī)療措施,大大減少誤診和醫(yī)療事故的發(fā)生.

智慧醫(yī)院服務(wù)系統(tǒng)可打破地域、時間、專家資源不均等限制,整合時間碎片,為患者提供更為開放、均等的醫(yī)療服務(wù),并開啟全新、便捷的就醫(yī)體驗;同時,還可以最大限度地發(fā)揮大型醫(yī)院專家對基層醫(yī)院的幫扶作用.

5 總結(jié)與展望

本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的有效采集,并通過云計算、大數(shù)據(jù)處理完成醫(yī)療信息的即時傳遞和實時共享,提高醫(yī)療資源利用率,降低就醫(yī)成本,改變傳統(tǒng)就醫(yī)模式,有利于促進疾病由治療性干預(yù)到預(yù)防性干預(yù)的方式轉(zhuǎn)變.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)能為用戶提供醫(yī)療健康互動服務(wù)保障,是推動健康中國建設(shè),實現(xiàn)病有所醫(yī)的重要途徑.

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,可以預(yù)見,在不久的將來,以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧醫(yī)療系統(tǒng)將逐漸成為大眾百姓生活必不可少的一部分.當然,該系統(tǒng)還存在很大的優(yōu)化空間,需要投入更多的精力去研究,才能為智慧醫(yī)院建設(shè)插上騰飛的翅膀.

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本文編輯 王婷

Development and Applications of Smart Health Care System Based on Internet of Things

XU Junjie, CHEN Jun
Department of Equipment, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China

The emergence of Internet of things technology promotes the further development of smart medical system, so that medical data can be maximized in the diagnosis and treatment. Today, patient-centered smart medical platforms are more likely to be built.Firstly, this paper summarized the current situation and existing problems of medical informatization in China, and introduced the basic architecture and core technology of the intelligent medical system based on the Internet of things. Then, the application of intelligent medical system based on Internet of things was analyzed. At the end of this paper, the future development direction of intelligent medical system based on the Internet of things was prospected.

Internet of things; medical data; smart health care; smart hospital; mobile medical

TN929.5;TP391

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.10.031

1674-1633(2017)10-0118-04

2016-07-19

2016-07-31

作者郵箱:xujunjie0206@163.com