構建以物聯網技術為基礎的智能遠程醫(yī)療系統

肖 楊 彭 雯 葉 梅

物聯網(internet of things，IOT)技術是新時代信息技術，是指物物相連的互聯網，是將各種信息傳感設備，如射頻識別裝置、紅外感應器、激光掃描器以及全球定位系統等裝備與互聯網結合起來形成的巨大網絡。目前，我國信息化建設仍處于探索階段，智能遠程醫(yī)療系統建設成為醫(yī)療行業(yè)信息化建設的大趨勢。然而，臨床醫(yī)療服務瑣碎復雜，患者信息分類、采集、保存及匯總等占據大量時間及物力和人力，傳統醫(yī)療系統不能對患者信息實時監(jiān)控，影響臨床醫(yī)療服務質量[1]。因此，建設智能遠程醫(yī)療系統，對患者信息實時監(jiān)控采集，可有效減輕臨床醫(yī)務人員工作壓力，推動和促進個性化醫(yī)療服務發(fā)展。通過對IOT技術構建的智能遠程醫(yī)護、監(jiān)控和采集等醫(yī)療系統研究綜述，為智能遠程醫(yī)療系統構建提供理論依據。

1 智能遠程醫(yī)療系統現狀

1.1 發(fā)展現狀

智能遠程醫(yī)療系統是指以計算機技術、遙感、遙測和遙控技術為依托，充分發(fā)揮大型醫(yī)院或專科醫(yī)療中心的醫(yī)療技術和設備優(yōu)勢，達到遠程實時監(jiān)控的系統。相比西方發(fā)達國家，我國智能遠程醫(yī)療系統發(fā)展較晚，但重視度高，發(fā)展迅速[2]。我國醫(yī)療網絡于1997年正式開通，同年9月成立國際醫(yī)學中國互聯網委員會，致力于發(fā)展我國遠程醫(yī)療與醫(yī)學信息工作[3]。2001年原衛(wèi)生部與解放軍總后勤部啟動“軍衛(wèi)二號工程”(全軍遠程醫(yī)療信息網)，為偏遠地區(qū)官兵提供醫(yī)療衛(wèi)生服務[4]。《衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》指出：發(fā)展面向農村及邊遠地區(qū)的遠程診療系統，提高基層尤其是邊遠地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生服務水平和公平性[5]。

近年來，隨著國家對智能遠程醫(yī)療系統的大力推廣，智能遠程醫(yī)療系統構建取得良好效果，“互聯網+醫(yī)療”的時代背景以及國家的大力扶持，智能遠程醫(yī)療系統已成為市場發(fā)展的主流，但仍然存在諸多問題：①未建立完善的規(guī)范及標準體系；②缺乏相關健全的法律法規(guī)；③建設力度不足，未形成完善的基礎環(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，影響智能遠程醫(yī)療系統使用效率等。

1.2 發(fā)展趨勢

隨著社會經濟的發(fā)展，人們對醫(yī)療服務的要求顯著提高，智能遠程醫(yī)療系統是醫(yī)療機構未來發(fā)展的主要方向[6]：①功能需求擴大，個人健康檔案、遠程咨詢及遠程監(jiān)護等將成為重點發(fā)展對象；②自動化及智能化的發(fā)展；③個性化需求的必然性；④便攜、輕便的終端設備；⑤立體化、全方面發(fā)展。此外，智能遠程醫(yī)療系統的發(fā)展，將成為未來抗擊、預防天災和人禍的重要方法與手段，同時對改善邊遠地區(qū)家庭、農村醫(yī)療服務水平與質量意義重大。

2 智能遠程醫(yī)療系統特點

2.1 全方位分析

智能遠程醫(yī)療系統通過先進技術計算，將數據進行匯總和分析，繼而處理復雜的數據，可針對醫(yī)院跨部門、跨科室的海量數據進行分析與整合，將特定知識運用于特殊場景、行業(yè)和事件中，獲取最好的行動方案或解決措施[7]。智能化指對收集的數據進行深入分析，獲得更全面、完整和新穎的信息，快速、有效解決特定問題。

2.2 跨區(qū)域互聯

智能遠程醫(yī)療系統通過通信網絡技術，將個人電子設備、醫(yī)院各類傳感器及醫(yī)療儀器等系統儲存和收集的信息有效連接，實現信息資源共享和交互，實施監(jiān)控業(yè)務狀況及醫(yī)療環(huán)境，利于相關人員對醫(yī)療現狀全角度、全方位分析，有效解決實時發(fā)現的問題[8]。有助于實現跨區(qū)域、跨醫(yī)院的遠程診療和學習，可推動新興醫(yī)療業(yè)務的運作。

2.3 隨時隨地感知

實現隨時隨地的信息傳遞、捕獲、測量與感知，感知敏感藥物儲存溫度及位置、感知醫(yī)院內部服務環(huán)節(jié)患者排隊時間和人數，感知患者血壓和心跳等生理指標等。確保任何信息被快速分析、獲取，利于醫(yī)務人員制定對應規(guī)劃或應對措施。

3 智能遠程醫(yī)療系統構架

根據IOT與面向服務的架構(service-oriented architecture，SOA)系統為技術基礎，將智能遠程醫(yī)療系統分為應用層、處理層、網絡層和感知層4層架構。

3.1 應用層

運用ASP.NET語言實現數據動態(tài)顯示，根據相應權限，客戶可登陸系統查詢和訪問；醫(yī)務人員可通過系統對患者相關參數進行查看，并實施診療；異地專家可通過應用層進行遠程會診與治療[9]。智能遠程醫(yī)療系統應用層如圖1所示。

3.2 網絡層

主要通過通用分組無線服務(general packet radio service，GPRS)模塊無線傳輸技術，將處理完成的信息傳輸至服務器，并接受上位機的控制信息。可在每個護士站建立服務器，通過云計算技術對大量數據進行查詢、分析、挖掘和儲存等，促進醫(yī)療服務事業(yè)化和智慧醫(yī)療的發(fā)展[10]。智能遠程醫(yī)療系統網絡層如圖2所示。

3.3 處理層

將傳感器采集到的數據進行處理，將處理后的信息傳輸至數據庫進行保存，同時控制傳感器工作；PSoC數據處理平臺具有多種優(yōu)勢，如不需外部電路和微控制器，各類參數可自行設定選擇，有助于提高其工作效率，降低成本[11]。智能遠程醫(yī)療系統處理層如圖3所示。

3.4 感知層

主要負責對患者病變部位生理參數、信息進行采集，并將采集信息進行匯總，上傳至處理器，完成相應任務。主要包括信息采集、傳輸和規(guī)范分析等[11]。智能遠程醫(yī)療系統感知層如圖4所示。

圖3 智能遠程醫(yī)療系統處理層框圖

圖4 智能遠程醫(yī)療系統感知層框圖

4 智能遠程醫(yī)療系統應用

4.1 多樣化醫(yī)療管理

智能遠程醫(yī)療系統的應用，要求管理者具備更加敏捷的應急能力和更高的綜合素質，且管理內容與范圍更加多變與復雜，管理方法更多樣，以滿足遠程系統協同作業(yè)、控制及數據采集等方面的需求[12]。

4.2 遠程醫(yī)療

智能遠程醫(yī)療系統可在系統數據庫中將采集到的數據進行智能匹配，并根據匹配結果選擇最佳的醫(yī)療解決方案，可提示醫(yī)務人員相關注意事項，選擇最佳的醫(yī)療措施。醫(yī)療人員進行遠程會診，智能遠程醫(yī)療系統可根據臨床情況，推薦相應醫(yī)療方案，并詳細記錄專家會診解決方法，并自動完善[13]。

4.3 協同作業(yè)

智能遠程醫(yī)療系統可實現智能協同，提高智能化、自動化及信息化水平，提高醫(yī)院內部協同作業(yè)能力和醫(yī)院與外部之間的作業(yè)能力，降低出錯率，提升醫(yī)院工作效率與響應速度，提高醫(yī)療質量與核心競爭力[14]。

4.4 遠程監(jiān)控

基于IOT技術的智能遠程醫(yī)療系統，可全天候、全方位對患者進行智能監(jiān)控，實時采集患者相關數據，可及時發(fā)現患者病情變化或異常情況，并發(fā)出警報。智能遠程醫(yī)療系統通過便攜終端進行監(jiān)控，并不對患者活動進行約束，提高患者醫(yī)療服務體驗；若患者離開監(jiān)測范圍可第一時間記錄，將相關數據信息傳送給監(jiān)護人、護士或醫(yī)生，并提醒報警，便于第一時間采取有效措施，減少意外事故發(fā)生[15]。

4.5 遠程采集

智能遠程醫(yī)療系統的投入使用，使醫(yī)療機構患者數據、材料及醫(yī)療設備的采集更準確、快捷和方便。基于IOT的遠程智能監(jiān)控技術，可及時采集、保存遠程產生的所有圖片、文字和影像等數據資料，可對醫(yī)生醫(yī)療行為進行遠程采集和保存[15]。對患者治療前后機體數據指標、生理反應進行智能分析與對比；患者、醫(yī)務人員均可對所有數據進行遠程查看，實現醫(yī)療智能化與可視化。

5 智能遠程醫(yī)療系統應用分析

5.1 支撐因素

(1)商業(yè)模式創(chuàng)新。IOT產業(yè)鏈包括最終用戶、網絡運營、軟件開發(fā)和終端制造等，各環(huán)節(jié)消耗資金大，產業(yè)鏈結構復雜，存在較高風險，尚未形成完整的商業(yè)模式[16]。基于IOT的智能遠程醫(yī)療系統同樣處于初期階段，相關技術尚未成熟，直接影響未來發(fā)展速度與發(fā)展?jié)摿Γ枰剿髋c創(chuàng)新。

(2)技術標準與基礎設施完善。完善的基礎設施是智能遠程醫(yī)療系統發(fā)展的基本需求，擁有統一的技術標準是基礎設施建設的先決條件。由于醫(yī)療資源存在巨大差異性，智能遠程醫(yī)療系統建立需同時滿足不同系統構架環(huán)境下的異構數據訪問集成中間件，進而實現將各類型數據統一接入，并將非標準、分散的數據轉換為標準的分布式數據，實現準時、準確的讀取各環(huán)節(jié)數據[17]。

(3)基于IOT的智能遠程醫(yī)療系統發(fā)展與國家支持。IOT技術的發(fā)展受國家支持力度影響，社會經濟與政策的傾向，對IOT技術產業(yè)化及科研成果轉化均有巨大影響。國家政策的支持是IOT智能遠程醫(yī)療系統建設的關鍵，醫(yī)療機構服務于大眾群體，與民生密切關聯，屬于特殊性行業(yè)，因而獲得國家更多的重視與支持[18]。應加大對IOT智能遠程醫(yī)療系統推廣、生產及研發(fā)，實現實時監(jiān)控，形成醫(yī)療資源間的物物相連，實現醫(yī)療信息的整合與共享，形成IOT的大數據時代[19-20]。

(4)云計算及大數據等技術的應用與熟練程度。IOT智能遠程醫(yī)療系統可產生大量、有價值、高速及多樣性的數據信息，隨之而來的大數據時代應運而生。深入挖掘、分析海量的數據信息，云計算是最佳選擇，其通過大量分布式計算機特點進行計算，進而實現按需服務。因此，IOT智能遠程醫(yī)療系統的建立關鍵在于云計算、大數據技術的應用程度與熟練程度[21]。

5.2 未來應用范疇

隨著科技發(fā)展與新醫(yī)改的大力推行，基于IOT技術的智能遠程醫(yī)療系統具有廣闊的應用范疇，按應用人群包括：①遠程會診；②需要實時監(jiān)控的特殊人群；③意識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產婦或妊娠期婦女、新生兒等。按場景可包括災害救治、職業(yè)監(jiān)控、醫(yī)療機構及監(jiān)聽保健康復等。其更多的應用范圍與方法，需進一步開發(fā)與拓展[22]。

6 展望

基于IOT的智能遠程醫(yī)療系統是未來發(fā)展的重要方向，是結合信息空間與物理空間，將人們生活環(huán)境信息化、網絡化。我國醫(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，智能遠程醫(yī)療系統使優(yōu)秀醫(yī)療資源下沉，基層患者也能在當地享受大城市醫(yī)院的優(yōu)秀醫(yī)療資源[23]。因此，借鑒先進的網絡與科學技術，將信息技術(information technology，IT)與醫(yī)療技術結合，建立智能遠程醫(yī)療系統，必將使醫(yī)院業(yè)務流程優(yōu)化，提高其資源利用率與工作效率，推動醫(yī)院信息化建設，促進醫(yī)院間的學術交流，提高醫(yī)生技術能力，提升醫(yī)院醫(yī)療水平。