構(gòu)建以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)

肖 楊 彭 雯 葉 梅

物聯(lián)網(wǎng)(internet of things，IOT)技術(shù)是新時(shí)代信息技術(shù)，是指物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、激光掃描器以及全球定位系統(tǒng)等裝備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)形成的巨大網(wǎng)絡(luò)。目前，我國(guó)信息化建設(shè)仍處于探索階段，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)建設(shè)成為醫(yī)療行業(yè)信息化建設(shè)的大趨勢(shì)。然而，臨床醫(yī)療服務(wù)瑣碎復(fù)雜，患者信息分類(lèi)、采集、保存及匯總等占據(jù)大量時(shí)間及物力和人力，傳統(tǒng)醫(yī)療系統(tǒng)不能對(duì)患者信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，影響臨床醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量[1]。因此，建設(shè)智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，對(duì)患者信息實(shí)時(shí)監(jiān)控采集，可有效減輕臨床醫(yī)務(wù)人員工作壓力，推動(dòng)和促進(jìn)個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)發(fā)展。通過(guò)對(duì)IOT技術(shù)構(gòu)建的智能遠(yuǎn)程醫(yī)護(hù)、監(jiān)控和采集等醫(yī)療系統(tǒng)研究綜述，為智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)構(gòu)建提供理論依據(jù)。

1 智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感、遙測(cè)和遙控技術(shù)為依托，充分發(fā)揮大型醫(yī)院或?qū)？漆t(yī)療中心的醫(yī)療技術(shù)和設(shè)備優(yōu)勢(shì)，達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。相比西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)發(fā)展較晚，但重視度高，發(fā)展迅速[2]。我國(guó)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)于1997年正式開(kāi)通，同年9月成立國(guó)際醫(yī)學(xué)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)委員會(huì)，致力于發(fā)展我國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療與醫(yī)學(xué)信息工作[3]。2001年原衛(wèi)生部與解放軍總后勤部啟動(dòng)“軍衛(wèi)二號(hào)工程”(全軍遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng))，為偏遠(yuǎn)地區(qū)官兵提供醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)[4]。《衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》指出：發(fā)展面向農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)的遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)，提高基層尤其是邊遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)水平和公平性[5]。

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的大力推廣，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)構(gòu)建取得良好效果，“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”的時(shí)代背景以及國(guó)家的大力扶持，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)已成為市場(chǎng)發(fā)展的主流，但仍然存在諸多問(wèn)題：①未建立完善的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)體系；②缺乏相關(guān)健全的法律法規(guī)；③建設(shè)力度不足，未形成完善的基礎(chǔ)環(huán)境；④部分功能未使用，推廣深度不足；⑤存在信息孤島，共享信息程度不高，影響智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)使用效率等。

1.2 發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)醫(yī)療服務(wù)的要求顯著提高，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)是醫(yī)療機(jī)構(gòu)未來(lái)發(fā)展的主要方向[6]：①功能需求擴(kuò)大，個(gè)人健康檔案、遠(yuǎn)程咨詢(xún)及遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)等將成為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象；②自動(dòng)化及智能化的發(fā)展；③個(gè)性化需求的必然性；④便攜、輕便的終端設(shè)備；⑤立體化、全方面發(fā)展。此外，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展，將成為未來(lái)抗擊、預(yù)防天災(zāi)和人禍的重要方法與手段，同時(shí)對(duì)改善邊遠(yuǎn)地區(qū)家庭、農(nóng)村醫(yī)療服務(wù)水平與質(zhì)量意義重大。

2 智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 全方位分析

智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)通過(guò)先進(jìn)技術(shù)計(jì)算，將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，繼而處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可針對(duì)醫(yī)院跨部門(mén)、跨科室的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整合，將特定知識(shí)運(yùn)用于特殊場(chǎng)景、行業(yè)和事件中，獲取最好的行動(dòng)方案或解決措施[7]。智能化指對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，獲得更全面、完整和新穎的信息，快速、有效解決特定問(wèn)題。

2.2 跨區(qū)域互聯(lián)

智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將個(gè)人電子設(shè)備、醫(yī)院各類(lèi)傳感器及醫(yī)療儀器等系統(tǒng)儲(chǔ)存和收集的信息有效連接，實(shí)現(xiàn)信息資源共享和交互，實(shí)施監(jiān)控業(yè)務(wù)狀況及醫(yī)療環(huán)境，利于相關(guān)人員對(duì)醫(yī)療現(xiàn)狀全角度、全方位分析，有效解決實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題[8]。有助于實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、跨醫(yī)院的遠(yuǎn)程診療和學(xué)習(xí)，可推動(dòng)新興醫(yī)療業(yè)務(wù)的運(yùn)作。

2.3 隨時(shí)隨地感知

實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的信息傳遞、捕獲、測(cè)量與感知，感知敏感藥物儲(chǔ)存溫度及位置、感知醫(yī)院內(nèi)部服務(wù)環(huán)節(jié)患者排隊(duì)時(shí)間和人數(shù)，感知患者血壓和心跳等生理指標(biāo)等。確保任何信息被快速分析、獲取，利于醫(yī)務(wù)人員制定對(duì)應(yīng)規(guī)劃或應(yīng)對(duì)措施。

3 智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)構(gòu)架

根據(jù)IOT與面向服務(wù)的架構(gòu)(service-oriented architecture，SOA)系統(tǒng)為技術(shù)基礎(chǔ)，將智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)分為應(yīng)用層、處理層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層4層架構(gòu)。

3.1 應(yīng)用層

運(yùn)用ASP.NET語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示，根據(jù)相應(yīng)權(quán)限，客戶(hù)可登陸系統(tǒng)查詢(xún)和訪(fǎng)問(wèn)；醫(yī)務(wù)人員可通過(guò)系統(tǒng)對(duì)患者相關(guān)參數(shù)進(jìn)行查看，并實(shí)施診療；異地專(zhuān)家可通過(guò)應(yīng)用層進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診與治療[9]。智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用層如圖1所示。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層

主要通過(guò)通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)(general packet radio service，GPRS)模塊無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，將處理完成的信息傳輸至服務(wù)器，并接受上位機(jī)的控制信息。可在每個(gè)護(hù)士站建立服務(wù)器，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、分析、挖掘和儲(chǔ)存等，促進(jìn)醫(yī)療服務(wù)事業(yè)化和智慧醫(yī)療的發(fā)展[10]。智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層如圖2所示。

3.3 處理層

將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的信息傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存，同時(shí)控制傳感器工作；PSoC數(shù)據(jù)處理平臺(tái)具有多種優(yōu)勢(shì)，如不需外部電路和微控制器，各類(lèi)參數(shù)可自行設(shè)定選擇，有助于提高其工作效率，降低成本[11]。智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)處理層如圖3所示。

3.4 感知層

主要負(fù)責(zé)對(duì)患者病變部位生理參數(shù)、信息進(jìn)行采集，并將采集信息進(jìn)行匯總，上傳至處理器，完成相應(yīng)任務(wù)。主要包括信息采集、傳輸和規(guī)范分析等[11]。智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)感知層如圖4所示。

圖3 智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)處理層框圖

圖4 智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)感知層框圖

4 智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 多樣化醫(yī)療管理

智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的應(yīng)用，要求管理者具備更加敏捷的應(yīng)急能力和更高的綜合素質(zhì)，且管理內(nèi)容與范圍更加多變與復(fù)雜，管理方法更多樣，以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)、控制及數(shù)據(jù)采集等方面的需求[12]。

4.2 遠(yuǎn)程醫(yī)療

智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)可在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果選擇最佳的醫(yī)療解決方案，可提示醫(yī)務(wù)人員相關(guān)注意事項(xiàng)，選擇最佳的醫(yī)療措施。醫(yī)療人員進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)可根據(jù)臨床情況，推薦相應(yīng)醫(yī)療方案，并詳細(xì)記錄專(zhuān)家會(huì)診解決方法，并自動(dòng)完善[13]。

4.3 協(xié)同作業(yè)

智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)智能協(xié)同，提高智能化、自動(dòng)化及信息化水平，提高醫(yī)院內(nèi)部協(xié)同作業(yè)能力和醫(yī)院與外部之間的作業(yè)能力，降低出錯(cuò)率，提升醫(yī)院工作效率與響應(yīng)速度，提高醫(yī)療質(zhì)量與核心競(jìng)爭(zhēng)力[14]。

4.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控

基于IOT技術(shù)的智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，可全天候、全方位對(duì)患者進(jìn)行智能監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集患者相關(guān)數(shù)據(jù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者病情變化或異常情況，并發(fā)出警報(bào)。智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)通過(guò)便攜終端進(jìn)行監(jiān)控，并不對(duì)患者活動(dòng)進(jìn)行約束，提高患者醫(yī)療服務(wù)體驗(yàn)；若患者離開(kāi)監(jiān)測(cè)范圍可第一時(shí)間記錄，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳送給監(jiān)護(hù)人、護(hù)士或醫(yī)生，并提醒報(bào)警，便于第一時(shí)間采取有效措施，減少意外事故發(fā)生[15]。

4.5 遠(yuǎn)程采集

智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的投入使用，使醫(yī)療機(jī)構(gòu)患者數(shù)據(jù)、材料及醫(yī)療設(shè)備的采集更準(zhǔn)確、快捷和方便?；贗OT的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控技術(shù)，可及時(shí)采集、保存遠(yuǎn)程產(chǎn)生的所有圖片、文字和影像等數(shù)據(jù)資料，可對(duì)醫(yī)生醫(yī)療行為進(jìn)行遠(yuǎn)程采集和保存[15]。對(duì)患者治療前后機(jī)體數(shù)據(jù)指標(biāo)、生理反應(yīng)進(jìn)行智能分析與對(duì)比；患者、醫(yī)務(wù)人員均可對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程查看，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療智能化與可視化。

5 智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用分析

5.1 支撐因素

(1)商業(yè)模式創(chuàng)新。IOT產(chǎn)業(yè)鏈包括最終用戶(hù)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)、軟件開(kāi)發(fā)和終端制造等，各環(huán)節(jié)消耗資金大，產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在較高風(fēng)險(xiǎn)，尚未形成完整的商業(yè)模式[16]?；贗OT的智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)同樣處于初期階段，相關(guān)技術(shù)尚未成熟，直接影響未來(lái)發(fā)展速度與發(fā)展?jié)摿?，需要探索與創(chuàng)新。

(2)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與基礎(chǔ)設(shè)施完善。完善的基礎(chǔ)設(shè)施是智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)發(fā)展的基本需求，擁有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的先決條件。由于醫(yī)療資源存在巨大差異性，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)建立需同時(shí)滿(mǎn)足不同系統(tǒng)構(gòu)架環(huán)境下的異構(gòu)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)集成中間件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將各類(lèi)型數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入，并將非標(biāo)準(zhǔn)、分散的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的分布式數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確的讀取各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)[17]。

(3)基于IOT的智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)發(fā)展與國(guó)家支持。IOT技術(shù)的發(fā)展受?chē)?guó)家支持力度影響，社會(huì)經(jīng)濟(jì)與政策的傾向，對(duì)IOT技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及科研成果轉(zhuǎn)化均有巨大影響。國(guó)家政策的支持是IOT智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵，醫(yī)療機(jī)構(gòu)服務(wù)于大眾群體，與民生密切關(guān)聯(lián)，屬于特殊性行業(yè)，因而獲得國(guó)家更多的重視與支持[18]。應(yīng)加大對(duì)IOT智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)推廣、生產(chǎn)及研發(fā)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，形成醫(yī)療資源間的物物相連，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息的整合與共享，形成IOT的大數(shù)據(jù)時(shí)代[19-20]。

(4)云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用與熟練程度。IOT智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)可產(chǎn)生大量、有價(jià)值、高速及多樣性的數(shù)據(jù)信息，隨之而來(lái)的大數(shù)據(jù)時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生。深入挖掘、分析海量的數(shù)據(jù)信息，云計(jì)算是最佳選擇，其通過(guò)大量分布式計(jì)算機(jī)特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)。因此，IOT智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的建立關(guān)鍵在于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用程度與熟練程度[21]。

5.2 未來(lái)應(yīng)用范疇

隨著科技發(fā)展與新醫(yī)改的大力推行，基于IOT技術(shù)的智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用范疇，按應(yīng)用人群包括：①遠(yuǎn)程會(huì)診；②需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的特殊人群；③意識(shí)不清或患有老年癡呆者；④患有慢性高危疾病者，如高血壓、糖尿病及心臟病等；⑤產(chǎn)婦或妊娠期婦女、新生兒等。按場(chǎng)景可包括災(zāi)害救治、職業(yè)監(jiān)控、醫(yī)療機(jī)構(gòu)及監(jiān)聽(tīng)保健康復(fù)等。其更多的應(yīng)用范圍與方法，需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與拓展[22]。

6 展望

基于IOT的智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)是未來(lái)發(fā)展的重要方向，是結(jié)合信息空間與物理空間，將人們生活環(huán)境信息化、網(wǎng)絡(luò)化。我國(guó)醫(yī)療資源分布極其不均，大城市優(yōu)秀醫(yī)療資源眾多，而中小型城市資源甚少，導(dǎo)致患者紛紛前往大城市醫(yī)院就醫(yī)，造成醫(yī)院擁擠不堪，智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)使優(yōu)秀醫(yī)療資源下沉，基層患者也能在當(dāng)?shù)叵硎艽蟪鞘嗅t(yī)院的優(yōu)秀醫(yī)療資源[23]。因此，借鑒先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)與科學(xué)技術(shù)，將信息技術(shù)(information technology，IT)與醫(yī)療技術(shù)結(jié)合，建立智能遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，必將使醫(yī)院業(yè)務(wù)流程優(yōu)化，提高其資源利用率與工作效率，推動(dòng)醫(yī)院信息化建設(shè)，促進(jìn)醫(yī)院間的學(xué)術(shù)交流，提高醫(yī)生技術(shù)能力，提升醫(yī)院醫(yī)療水平。