“互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備”助力醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目的落地實現(xiàn)

姬金虎　沈燦林

摘 要

目的：將互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備作為醫(yī)院的“觸手”，與患者隨時隨地連接起來，促使醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目的落地實施。作用：（1）打破醫(yī)療器械集中在醫(yī)療機構(gòu)中形成的“醫(yī)療孤島”，使用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)擴展醫(yī)療資源覆蓋的廣度和密度，提高醫(yī)療資源的服務(wù)效率，達到普通健康數(shù)據(jù)采集分析由計算機自動完成，慢性疾病隨時監(jiān)控，定期指導，突發(fā)狀況通過穿戴式設(shè)備實時上報、及時處理;（2）互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備打破醫(yī)院“圍墻邊界”，為居家養(yǎng)老提供24小時在線的醫(yī)療服務(wù)，院內(nèi)院外健康監(jiān)護同質(zhì)化，提高人民群眾對于醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目的認可度;（3）互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備的技術(shù)革命將改變醫(yī)療服務(wù)模式，由原來固定場所提供醫(yī)療服務(wù)到隨時隨地在線監(jiān)測患者健康狀態(tài)。結(jié)論：互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備可以解決醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目中醫(yī)院床位不足，醫(yī)療資源效率問題，做到慢性病患者院外病情監(jiān)控。同時也降低患者醫(yī)療費用，將醫(yī)養(yǎng)結(jié)合落到實處。

關(guān)鍵詞

互聯(lián)網(wǎng)+;穿戴式醫(yī)療設(shè)備;醫(yī)養(yǎng)結(jié)合

中圖分類號：? R197.39? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.03.055

新疆醫(yī)科大學大學位于新疆的心臟地帶，搭建了全疆（未來覆蓋整個中亞地區(qū)）主流的醫(yī)療資源;醫(yī)療資源以“點”的方式散播在各個城市。如何開展全疆的醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目，如何落地，是新疆醫(yī)科大學不可推卸的責任，也是新疆醫(yī)科大學的義務(wù)。在老齡化的中國社會中，把慢性病患者集中在醫(yī)療機構(gòu)中進行醫(yī)養(yǎng)結(jié)合，顯然不現(xiàn)實，床位和醫(yī)療資源使用效率都不允許。

因此，在地廣人稀的新疆實施醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目開展首先應考慮新的技術(shù)的引入：互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備;通過新技術(shù)，新設(shè)備將醫(yī)療資源投送到用戶家中，打破醫(yī)療資源在空間上的阻隔。通過穿戴式醫(yī)療設(shè)備的使用，實現(xiàn)患者在醫(yī)院以外，全疆范圍甚至是中亞區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)實時的健康監(jiān)控，利用人工智能，完成患者健康指導，自動急救服務(wù)等。《互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式心電監(jiān)護設(shè)備》作為打破醫(yī)院圍墻的觸手，通過無線網(wǎng)絡(luò)將用戶的健康數(shù)據(jù)實時傳送到醫(yī)院服務(wù)器中，根據(jù)服務(wù)器對數(shù)據(jù)的分析，得出患者生命體征的處理級別。具備簡單便捷，適合老年人使用的特點。打破醫(yī)療設(shè)備與人在空間上的限制。根據(jù)中國人口變化趨勢，未來中國社會的老齡化將加深，意味著慢性病患者增多，患者更多的時候是居家養(yǎng)老，預防突發(fā)情況的出現(xiàn)，因此，我們需要互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)將醫(yī)院和患者緊密地聯(lián)系到一起，通過穿戴式設(shè)備提供全天候的健康監(jiān)護。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

穿戴式醫(yī)療設(shè)備從2015年開始興起，從國自然立項項目個數(shù)以及資助金額就可以看出2015-2018年呈現(xiàn)井噴態(tài)勢。在國內(nèi)外都屬于前沿技術(shù)。5G技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展也預示著互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)從研究到實際應用的進步，未來萬物互聯(lián)必將在醫(yī)療領(lǐng)域應用?；ヂ?lián)網(wǎng)+穿戴設(shè)備目前國內(nèi)外研究情況看都屬于實驗研究階段。醫(yī)療設(shè)備主要以穿戴設(shè)備為主，例如：日本Toshiba公司開發(fā)的“LifeMinder”[1][2]通過可穿戴設(shè)備+通信設(shè)備接駁達到生理數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)。歐洲委員會開發(fā)的MobiHealth[3]項目，是根據(jù)需求定制的輕量級的穿戴式健康設(shè)備。Imperial CollegeLondon的UbiMon[4]的觀點更加微型化，建議使用可植入的生理數(shù)據(jù)采集設(shè)備監(jiān)測用戶身體數(shù)據(jù)。微型化穿戴設(shè)備還有“指環(huán)傳感器”“ring sensor”[5]，由darbeloff信息系統(tǒng)技術(shù)實驗室的科學家們開發(fā)，該系統(tǒng)可以無線傳輸心率信號到服務(wù)器。針對心臟健康的監(jiān)護方面的工作，還有美國Alabama大學。他們開發(fā)了可穿戴的無線運動+心率監(jiān)測系統(tǒng)[6]。隨著醫(yī)療傳感器的微型化，5G技術(shù)的發(fā)展，穿戴設(shè)備逐漸從實驗室走入市場，例如，現(xiàn)在市場上可以購買到的運動監(jiān)測手表，已經(jīng)具備了心率，體溫，睡眠質(zhì)量等功能。

如今，醫(yī)療傳感器技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展促成了互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式設(shè)備的落地實現(xiàn)。這些因素都促使了穿戴式生命體征監(jiān)護儀的研發(fā)。通過穿戴式生命體征監(jiān)護儀提供一種使用舒適、移動便攜、功能多樣和廉價的監(jiān)測護理解決方案。

過去人們看病要去醫(yī)院等醫(yī)療場所才可以獲得醫(yī)療服務(wù)，就好像過去我們要存錢、取錢要去銀行一樣;移動技術(shù)的發(fā)展打破了資源的空間束縛，居家養(yǎng)老也可以全天候享受到零距離的醫(yī)療監(jiān)護，可以大幅提高患者的生活質(zhì)量，提高醫(yī)療資源的使用效率。

2 項目實施驗證

醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目關(guān)鍵在于如何為患者提供隨時隨地的醫(yī)療監(jiān)護服務(wù)。達到患者在醫(yī)院以外享受到的醫(yī)療服務(wù)和病房中是一樣的。這個目標采用互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備來實現(xiàn)。

本項目驗證實驗內(nèi)容為：搭建一個互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備系統(tǒng)，完成一個可實現(xiàn)的醫(yī)養(yǎng)結(jié)合系統(tǒng)。通過分析，此系統(tǒng)分三個部分：終端-移動網(wǎng)絡(luò)解決方案-服務(wù)器，重點在終端，穿戴式生理數(shù)據(jù)采集平臺的研發(fā)上，本項目選取互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方式測試項目實施情況。

總體結(jié)構(gòu)可以概括為三大部分：生理數(shù)據(jù)采集器、手機App、醫(yī)院后臺管理程序，其總體設(shè)計框架如圖1所示。

圖1 總體設(shè)計框架

2.1 項目實驗過程

實驗階段使用醫(yī)用電極板，導聯(lián)線采集心電數(shù)據(jù)，項目落地后，把電極板和導聯(lián)線融為一體，微型化，采集心電模擬信號。信號由單片機采集后A＼D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，python編碼實現(xiàn)信號去噪。此方法采用簡易的數(shù)據(jù)閾值法，去除過高和過低的異常數(shù)值即可，后期研發(fā)設(shè)備需要進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)采集算法。

采集到的數(shù)值數(shù)據(jù)每30秒寫入txt文本一次，1分鐘傳送后傳送該文件到服務(wù)器上。

無線傳送模式，有三種選擇：1）使用無線網(wǎng)卡利用wifi傳送;2）使用藍牙與手機接駁，由手機app通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù);3）單片機直接使用4G模塊使用移動網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)。

實驗結(jié)果表明：1）無線網(wǎng)絡(luò)功率大，穿戴設(shè)備待機時間短，老年患者無法隨時隨地使用wifi信號，該方案不合適;2）使用藍牙接駁手機，利用手機傳輸數(shù)據(jù)雖然耗電量小，但是故障率太高，容易導致藍牙連接中斷。老年人使用不便。3）使用4G信號直接與服務(wù)器相連是最佳方案，使用簡單，穩(wěn)定，耗電量可以忍受。

服務(wù)器端接收到txt文件后，進行可視化，例如：導入excel查看數(shù)據(jù)動態(tài)變化。

2.2 生理數(shù)據(jù)采集處理

實驗采用的單片機有兩種：Arduino uno，樹莓派2.購買了醫(yī)用心電電極板，導聯(lián)線，802.11無線網(wǎng)卡（免驅(qū)），藍牙4.0模塊，4G通訊模塊。

采集線路接入單片機模擬接口，使用python編程將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，也可以使用現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊完成。獲取的數(shù)據(jù)存儲在txt文本中，每隔1分鐘通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上。

2.3 無線通信模塊

根據(jù)項目實驗，穿戴式設(shè)備的傳輸方式推薦為4G模塊直接傳輸數(shù)據(jù)，該方法簡單，患者不用操作，穩(wěn)定，有手機信號的地方就可以穩(wěn)定使用。使用藍牙接駁手機傳送數(shù)據(jù)，可以在手機端增加醫(yī)療服務(wù)功能，該方式也可以降低穿戴設(shè)備的能耗，提高待機時長，但是手機和設(shè)備的連接故障率較高，且需要專業(yè)人員解決。

2.4 程序設(shè)計

該實驗系統(tǒng)軟件部分為：信號處理部分，文件存儲傳輸，服務(wù)器端接收顯示程序。信號處理部分在模擬接口端收到數(shù)據(jù)后，剔除異常數(shù)據(jù)，將數(shù)值歸一化，表示為0-100之間數(shù)值。然后由文件處理程序每隔一段時間將內(nèi)存中數(shù)據(jù)存儲到sd卡中，再將txt數(shù)據(jù)發(fā)送給指定的ip地址。服務(wù)器端通過共享文件夾或者ftp或者其他方式獲得數(shù)據(jù)文件后，打開顯示。由此模擬穿戴式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)全過程。

3 項目測試結(jié)論

1）互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備可以有效將醫(yī)療服務(wù)延伸到患者身邊，隨時隨地監(jiān)護患者生命數(shù)據(jù)，助力醫(yī)養(yǎng)一體化的實施;

2）技術(shù)的變革會引發(fā)行業(yè)運行模式的轉(zhuǎn)變，如同冷兵器時代整齊的方陣作戰(zhàn)到現(xiàn)代隱身戰(zhàn)機的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備，打破了醫(yī)院“圍墻”的界限。以社區(qū)、家庭為基礎(chǔ)的醫(yī)養(yǎng)服務(wù)體系將得以落地實施。

3）從醫(yī)療服務(wù)提供的角度看，醫(yī)療資源提高了服務(wù)效率，也就可以提高醫(yī)務(wù)工作者的收入;醫(yī)院和醫(yī)務(wù)工作者也希望可以實時監(jiān)測到自己患者的身體健康變化情況;患者也可以在家中獲得住院時一樣可以獲得的醫(yī)療監(jiān)測，并且費用按需支出，生活質(zhì)量更高。

4）醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目作為醫(yī)療與養(yǎng)老相結(jié)合的新事物，我們需要從技術(shù)手段，運營模式，醫(yī)療系統(tǒng)，患者支出等多方面開展研究，以確保項目的落地實施。

作為項目的核心：互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備，是醫(yī)養(yǎng)結(jié)合項目的技術(shù)根基，直接影響到上層工作開展，就好比計算機硬件決定了計算機性能和功能一樣。

4 展望

未來的中國社會將進入老齡化，慢性病高發(fā)的時期，人力資源變珍貴，醫(yī)護資源尤其寶貴。通過互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備可以提高醫(yī)療資源的效率，讓計算機替代一個醫(yī)生24小時監(jiān)管1千名甚至1萬名患者。

實施醫(yī)養(yǎng)結(jié)合旨在提高廣大人民群眾生活質(zhì)量，為居家養(yǎng)老提供24小時在線的醫(yī)療服務(wù)。將大幅提高人民群眾享受醫(yī)療資源的公平性，提高醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量和貼合度。將醫(yī)療資源從醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)釋放出去，走進每一個家庭。結(jié)合家庭簽約醫(yī)生，社區(qū)醫(yī)院，專科大夫等多級醫(yī)療服務(wù)減少住院觀察時間，減少門診量為患者和醫(yī)務(wù)人員減輕負擔。隨著互聯(lián)網(wǎng)+生態(tài)環(huán)境的變化，特別是5G網(wǎng)絡(luò)的使用，醫(yī)療監(jiān)測器械的無線傳輸技術(shù)已經(jīng)成熟?，F(xiàn)有心電，血壓，血氧，血糖等設(shè)備可以廉價，方便地接入醫(yī)院服務(wù)器。也會促進互聯(lián)網(wǎng)+穿戴式醫(yī)療設(shè)備的快速投入市場。

參考文獻

[1]Kazushige Ouchi;Takuji Suzuki;Miwako Doi Lifeminder：A Wearable Healthcare? ? Support System with Timely Instruction Based on the User's Context 2004.

[2]Troster G2004.

[3]孫榮國，黃勇，曾智.積極探索建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院努力，提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量現(xiàn)代預防醫(yī)學，2008，35：297-285.

[4]Gopalsamy C，Park S，Rajamanickam R，et al.The wearable motherboard：The first generation ofadaptive and responsive textile structures （ARTS） for medical applications. Virtual Reality， 1999，4-152-168.

[5]Asada H;Shahis P;Reisner A，Rhee;S，Hutchinson RC Mobile Monitoring with Wearable Photoplethysmographie Sensors 2003（5-6）.

[6]Milenkovic A;Otto C;Jovanov J Wireless Sensor Networks for Personal Health Monitoring：Issues and An Implementation[J] 2006（13/14）.