COVID-19疫情背景下醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及建設(shè)思路

曹磊，李慧霞（通信作者），劉強，涂志煒，熊辛

1.南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院，江西 南昌 330006； 2.南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)療信息化研究所，江西 南昌 330006

0 引言

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的重要拓展分支，使得人與人、人與物之間的溝通形式多樣化。同時，物聯(lián)網(wǎng)也使得醫(yī)療信息化的定義不再局限于人與人之間，而是拓展到人與物、物與物之間的信息傳輸，在醫(yī)療信息化的不斷建設(shè)與性能提升的過程中，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的概念應(yīng)運而生，為醫(yī)療信息化的發(fā)展帶來了新的契機。

1 物聯(lián)網(wǎng)概念及醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這一新興的概念被提出，它是利用射頻識別、藍牙、Wi-Fi、紅外感應(yīng)、激光雷達掃描器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，通過約定協(xié)議將人、物、系統(tǒng)及信息資源與互聯(lián)網(wǎng)相連通，進行信息通信交互，進而實現(xiàn)智能化識別、追蹤定位、監(jiān)控管理等功能。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用場景隨著計算機處理能力的進步和無線技術(shù)模塊微型化的發(fā)展，逐漸得到拓展和實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的連通性，使其廣泛運用于多種類別的醫(yī)療設(shè)備中，通過運用支持醫(yī)療數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膫鞲衅?、?yīng)用軟件、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù)系統(tǒng)，將物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療信息化系統(tǒng)相結(jié)合，形成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（MIoT，Medical Internet of Things）。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在臨床醫(yī)療信息化中的應(yīng)用現(xiàn)狀和重要意義

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在臨床醫(yī)療信息化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)是一種先進的技術(shù)，可通過網(wǎng)絡(luò)將所有智能對象連接，無需人工交互便可實現(xiàn)對人、財、物的自動識別、定位、監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸及管理等功能[1]。目前，無線信號傳感器設(shè)備種類豐富，主流信息傳感器設(shè)備具有全球定位導(dǎo)航、紅外感應(yīng)、射頻識別、激光掃描等功能，廣泛應(yīng)用于我國各領(lǐng)域，已產(chǎn)生豐富的經(jīng)濟及社會效益。

近年來，物聯(lián)網(wǎng)作為新的研究課題在各界取得了令人信服的研究成果和貢獻，醫(yī)療保健領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異。物聯(lián)網(wǎng)革命正在重塑現(xiàn)代醫(yī)療保健系統(tǒng)，將技術(shù)、經(jīng)濟和社會前景融為一體，正在將傳統(tǒng)的醫(yī)療保健系統(tǒng)發(fā)展為更具個性化的系統(tǒng)，用以更輕松地對患者進行診斷、治療和監(jiān)測。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正日益成為醫(yī)療保健系統(tǒng)中的一項重要技術(shù)，可以提供更高的服務(wù)質(zhì)量以及更優(yōu)的用戶體驗。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于臨床醫(yī)療信息化的重要意義

當(dāng)前由新型冠狀病毒引起的全球疫情是自1918年大型流行性流感爆發(fā)以來最大的全球公共衛(wèi)生危機。截至2022年10月18日，全球確診的COVID-19病例數(shù)已超過6.2億例。自疫情開始以來，各研究團體迅速利用各種技術(shù)應(yīng)對這一全球威脅，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是該領(lǐng)域的先驅(qū)之一[2]。在COVID-19背景以及智慧醫(yī)院建設(shè)的需求下，利用支持物聯(lián)網(wǎng)連接的設(shè)備及應(yīng)用程序?qū)娺M行早期診斷、患者監(jiān)測以及在患者康復(fù)后實行規(guī)定的治療方案具有重大作用，可降低流行性疾病向他人傳播的可能性，并在治療過程中提升患者就醫(yī)體驗，適量減輕醫(yī)護人員的工作壓力。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在臨床信息化中應(yīng)用的重要意義主要體現(xiàn)在：使得醫(yī)療過程更加數(shù)字化、智能化和精細化，不斷提高醫(yī)療過程的效率、提升醫(yī)護工作的質(zhì)量。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在臨床醫(yī)療信息化中的具體應(yīng)用

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，在各種傳染病不同階段發(fā)揮著重要作用。由于COVID-19的傳染性很高，在COVID-19的不同階段患者需主動與醫(yī)生溝通并由主管醫(yī)生進行監(jiān)管和治療，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助非接觸優(yōu)勢在早期診斷、隔離時期以及預(yù)后階段均起到了重要作用。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在早期診斷的應(yīng)用

疫情反復(fù)頻發(fā)，及早診斷病情是防止病毒廣泛傳播的關(guān)鍵，可為政府及醫(yī)療機構(gòu)制定更完善的治療計劃、挽救更多的生命、進一步減少污染降低感染率爭取時間。COVID-19的早期診斷通過癥狀體現(xiàn)，包括但不限于發(fā)燒或發(fā)冷、咳嗽、呼吸急促（呼吸困難）、肌肉或身體疼痛、頭痛、鼻塞、惡心、腹瀉等。其中，體溫超過發(fā)熱（體溫超過38℃）是COVID-19最常見的癥狀之一，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可通過溫度傳感器獲取數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析輔助診斷，控制并最終阻斷傳染病的傳播，從而使檢測過程更快、更高效。不同的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可在早期捕獲上述部分癥狀。

3.1.1 可穿戴設(shè)備

通過開發(fā)各種物聯(lián)網(wǎng)智能測溫設(shè)備不斷測量并記錄體溫，對早期疫情防控具有重要意義。其中佩戴式的智能測溫儀[3]、智能頭盔[4]、智能眼鏡等采用熱成像儀、非接觸式測溫等技術(shù)的設(shè)備，可隨時在智能終端查看體溫報告，在確保準確度的同時，提高了早期診斷出新患者的機會。

圖1 可穿戴測溫設(shè)備

3.1.2 機器人設(shè)備

使用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的機器人協(xié)助醫(yī)務(wù)人員進行早期診斷，可有效降低醫(yī)務(wù)人員的工作壓力。例如自主核酸采樣機器人可在無人操控的情況下收集患者咽拭子進行核酸檢測，具有防止醫(yī)務(wù)人員處于危險中的優(yōu)勢。

圖2 核酸檢測機器人

3.1.3 監(jiān)控及物聯(lián)網(wǎng)按鈕

將監(jiān)控設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)按鈕技術(shù)相結(jié)合，在醫(yī)院、污染區(qū)域或緊急情況中部署警報系統(tǒng)，可通過監(jiān)控設(shè)備和按鈕進行報警，以便出現(xiàn)基礎(chǔ)公共衛(wèi)生事件或是公共安全問題時向管理部門發(fā)出警報[5]。

3.1.4 智能手機

在COVID-19疫情期間，使用具備GPS定位功能的智能手機對群眾行程進行監(jiān)控，可以提高檢測到感染者的概率。當(dāng)患者居家時，搭載有醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)功能的智能手機程序能夠很好地輔助患者進行治療和保健，此外醫(yī)務(wù)人員和監(jiān)管人員能夠更為便捷地監(jiān)測患者健康以及疾病的傳播情況。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在隔離治療的應(yīng)用

通過檢驗項目，確定患者確診或是有疑似可能時，需對患者進行在院或居家隔離監(jiān)測，可有效防止疑似病例傳染他人。在隔離治療階段，借助物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對患者呼吸、心率、血壓等指標進行監(jiān)測和控制，可緩解醫(yī)護工作者的工作壓力。

3.2.1 可穿戴設(shè)備

物聯(lián)網(wǎng)可穿戴手環(huán)在防止患者離開隔離區(qū)方面具備顯著效果。使用可穿戴腕帶追蹤病例可有效提高工作效率。腕帶式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過藍牙信號將采集的信息實時傳輸至監(jiān)控端，通過體征檢測數(shù)據(jù)報告給予患者健康指導(dǎo)[6]，通過行動軌跡可預(yù)防患者走失[7]。

3.2.2 機器人設(shè)備

機器人設(shè)備的自主工作模式在患者隔離階段具有重要應(yīng)用。消毒機器人和醫(yī)療物資送貨機器人在污染區(qū)域的工作，可以最大程度地降低人員交互頻率，降低交叉感染率和工作壓力。此外，社交機器人[8]的設(shè)計與使用，有助于幫助緩解患者在隔離期間產(chǎn)生的精神疲勞、壓力和緊張情緒。

3.2.3 智能手機

在隔離治療階段應(yīng)用智能手機實時追蹤患者的行程是控制病毒傳播的重要手段。而手機端的應(yīng)用與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相組合，可實現(xiàn)患者與醫(yī)生的實時溝通，便于醫(yī)生實時監(jiān)測患者體征。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在預(yù)后恢復(fù)的應(yīng)用

為應(yīng)對COVID-19疫情而采取的管制措施對企業(yè)、市場、經(jīng)濟等多方面產(chǎn)生了破壞性的影響。經(jīng)歷了數(shù)月嚴格的防控，各國正在逐步重新開放，該階段需要每個人格外小心，以確保病毒不會再次傳播，實現(xiàn)良好的防控保障，為經(jīng)濟復(fù)蘇提供保障支持。

在預(yù)后階段，可穿戴式的物聯(lián)網(wǎng)檢測設(shè)備不僅能提醒人們保持社交距離，還能對身體健康狀況進行檢測，形成健康報表，為打造全民健康的大環(huán)境提供支持。居家型機器人以及物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的聯(lián)合使用，可提升居民健康的監(jiān)管，將疫情撲滅在搖籃階段。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在疾病救治和疫情防控中的優(yōu)勢及發(fā)展趨勢

目前新冠疫情仍在全球范圍內(nèi)擴散，威脅著人民健康和國際經(jīng)濟?？蒲薪绾凸I(yè)界正努力創(chuàng)新研究，以期利用新技術(shù)對新冠病毒等傳染性疾病進行檢測、治療和預(yù)后追蹤，減輕大型流行性疾病對社會經(jīng)濟和人民生活的影響。

醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在COVID-19早期檢測、隔離治療、預(yù)后恢復(fù)等階段均得到了良好的應(yīng)用。然而隨著對COVID-19等流行性疾病更多了解后，診療各階段需依據(jù)具體情況進行方法、技術(shù)的調(diào)整和改進。

通過人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，利用AI的智能性協(xié)助醫(yī)護人員，減少其與患者的直接接觸，是有效降低醫(yī)護人員感染的重要手段。此外，借助非接觸式智能語音或視頻輸入系統(tǒng)，可有效降低傳染性疾病傳播的概率，有助于更快更嚴更實地撲滅本土疫情。在疫情過后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其設(shè)備如何在日常生活中有效幫助隔離患者，降低疫情反復(fù)的可能性是值得研究和進一步探討的問題。隨著企業(yè)和社會市場的逐步開放，如何將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全有效地融入企業(yè)、醫(yī)療、社會市場，是科研界和工業(yè)界的關(guān)注熱點，這些問題將得到全新的解答和開辟性的研究。

當(dāng)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用在COVID-19以及其他疾病的不同治療階段時，患者個人信息和醫(yī)療記錄的隱私性及安全性需得到全面保障，必須符合國家等保等級要求。信息的安全性是每位患者關(guān)注的問題，因此在傳輸和共享私人信息前需定義安全的通信渠道、或使用不同的加密技術(shù)，故對保障信息安全技術(shù)的開發(fā)與研究也是醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究重點。

使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持智慧醫(yī)療、智慧城市的建設(shè)，對于防治當(dāng)前疫情和未來可能發(fā)生的流行病傳播很有益處。除了上述醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還賦能于智慧城市的建設(shè)，對于抗擊疫情、推進全民健康水平提升意義重大。智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施可通過人群監(jiān)控、智能停車、交通改造等智能交通系統(tǒng)輔助人們保持社交距離。智能家居作為智慧生活建設(shè)的一部分，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能進一步降低COVID-19感染率，例如智能門鈴、安全系統(tǒng)及智能消殺機器人可用于防止直接接觸物表，阻斷病毒污染物品表面。

5 結(jié)語

全球COVID-19疫情持續(xù)發(fā)酵，各國醫(yī)護、科研及工業(yè)界人士積極研究開發(fā)，多種新技術(shù)已用于對抗防治該疾病。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其物物相連、智慧交互的特性，廣泛用于醫(yī)療保健行業(yè)。在COVID-19疫情期間，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)對該類流行性疾病方面顯示出了良好效果。在本文中，對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運用于醫(yī)療行業(yè)協(xié)助醫(yī)護人員救治患者、對抗疫情的具體應(yīng)用進行了調(diào)研，分“早期診斷”“隔離治療”和“預(yù)后恢復(fù)”三階段回顧了醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備的運用，并評估了包括可穿戴設(shè)備、機器人、智能按鈕、智能手機等多種設(shè)備在防控疫情中的作用。在建設(shè)發(fā)展的同時，數(shù)據(jù)安全性和隱私性也至關(guān)重要，在構(gòu)建安全的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運用加密技術(shù)的基礎(chǔ)上，正確運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使患者、醫(yī)務(wù)工作者可以更安心地使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備參與疾病的治療。

綜上可知，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可非常有效地應(yīng)對該類流行病，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)賦能智慧醫(yī)院、智慧城市的智能化、一體化建設(shè)，將會激發(fā)生產(chǎn)出更多的新應(yīng)用服務(wù)于社會和生活。