COVID-19疫情背景下醫療物聯網的應用現狀及建設思路

曹磊，李慧霞（通信作者），劉強，涂志煒，熊辛

1.南昌大學第一附屬醫院，江西 南昌 330006； 2.南昌大學第一附屬醫院醫療信息化研究所，江西 南昌 330006

0 引言

隨著新技術的不斷發展，物聯網作為互聯網的重要拓展分支，使得人與人、人與物之間的溝通形式多樣化。同時，物聯網也使得醫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，在醫療信息化的不斷建設與性能提升的過程中，醫療物聯網的概念應運而生，為醫療信息化的發展帶來了新的契機。

1 物聯網概念及醫療物聯網

隨著互聯網技術的不斷發展，物聯網技術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、激光雷達掃描器、全球定位系統等信息傳感設備，通過約定協議將人、物、系統及信息資源與互聯網相連通，進行信息通信交互，進而實現智能化識別、追蹤定位、監控管理等功能。

物聯網技術的應用場景隨著計算機處理能力的進步和無線技術模塊微型化的發展，逐漸得到拓展和實現。物聯網技術的連通性，使其廣泛運用于多種類別的醫療設備中，通過運用支持醫療數據采集和傳輸的傳感器、應用軟件、物聯網絡和信息服務系統，將物聯網醫療設備和醫療信息化系統相結合，形成了物聯網技術（MIoT，Medical Internet of Things）。

2 物聯網技術在臨床醫療信息化中的應用現狀和重要意義

2.1 物聯網技術在臨床醫療信息化中的應用現狀

物聯網是一種先進的技術，可通過網絡將所有智能對象連接，無需人工交互便可實現對人、財、物的自動識別、定位、監控、數據傳輸及管理等功能[1]。目前，無線信號傳感器設備種類豐富，主流信息傳感器設備具有全球定位導航、紅外感應、射頻識別、激光掃描等功能，廣泛應用于我國各領域，已產生豐富的經濟及社會效益。

近年來，物聯網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，醫療保健領域表現優異。物聯網革命正在重塑現代醫療保健系統，將技術、經濟和社會前景融為一體，正在將傳統的醫療保健系統發展為更具個性化的系統，用以更輕松地對患者進行診斷、治療和監測。物聯網技術正日益成為醫療保健系統中的一項重要技術，可以提供更高的服務質量以及更優的用戶體驗。

2.2 物聯網技術應用于臨床醫療信息化的重要意義

當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以來最大的全球公共衛生危機。截至2022年10月18日，全球確診的COVID-19病例數已超過6.2億例。自疫情開始以來，各研究團體迅速利用各種技術應對這一全球威脅，而物聯網技術是該領域的先驅之一[2]。在COVID-19背景以及智慧醫院建設的需求下，利用支持物聯網連接的設備及應用程序對公眾進行早期診斷、患者監測以及在患者康復后實行規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體驗，適量減輕醫護人員的工作壓力。

物聯網技術在臨床信息化中應用的重要意義主要體現在：使得醫療過程更加數字化、智能化和精細化，不斷提高醫療過程的效率、提升醫護工作的質量。

3 物聯網技術在臨床醫療信息化中的具體應用

近年來，物聯網技術在醫療保健領域受到了廣泛關注，在各種傳染病不同階段發揮著重要作用。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生溝通并由主管醫生進行監管和治療，因此物聯網技術借助非接觸優勢在早期診斷、隔離時期以及預后階段均起到了重要作用。

3.1 物聯網技術在早期診斷的應用

疫情反復頻發，及早診斷病情是防止病毒廣泛傳播的關鍵，可為政府及醫療機構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，包括但不限于發燒或發冷、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，體溫超過發熱（體溫超過38℃）是COVID-19最常見的癥狀之一，物聯網設備可通過溫度傳感器獲取數據，通過數據分析輔助診斷，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。不同的物聯網設備可在早期捕獲上述部分癥狀。

3.1.1 可穿戴設備

通過開發各種物聯網智能測溫設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的設備，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 可穿戴測溫設備

3.1.2 機器人設備

使用基于物聯網技術和互聯網+技術的機器人協助醫務人員進行早期診斷，可有效降低醫務人員的工作壓力。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，具有防止醫務人員處于危險中的優勢。

圖2 核酸檢測機器人

3.1.3 監控及物聯網按鈕

將監控設備與物聯網按鈕技術相結合，在醫院、污染區域或緊急情況中部署警報系統，可通過監控設備和按鈕進行報警，以便出現基礎公共衛生事件或是公共安全問題時向管理部門發出警報[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控，可以提高檢測到感染者的概率。當患者居家時，搭載有醫療物聯網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，此外醫務人員和監管人員能夠更為便捷地監測患者健康以及疾病的傳播情況。

3.2 物聯網技術在隔離治療的應用

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，借助物聯網設備對患者呼吸、心率、血壓等指標進行監測和控制，可緩解醫護工作者的工作壓力。

3.2.1 可穿戴設備

物聯網可穿戴手環在防止患者離開隔離區方面具備顯著效果。使用可穿戴腕帶追蹤病例可有效提高工作效率。腕帶式物聯網設備通過藍牙信號將采集的信息實時傳輸至監控端，通過體征檢測數據報告給予患者健康指導[6]，通過行動軌跡可預防患者走失[7]。

3.2.2 機器人設備

機器人設備的自主工作模式在患者隔離階段具有重要應用。消毒機器人和醫療物資送貨機器人在污染區域的工作，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]的設計與使用，有助于幫助緩解患者在隔離期間產生的精神疲勞、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。而手機端的應用與物聯網設備相組合，可實現患者與醫生的實時溝通，便于醫生實時監測患者體征。

3.3 物聯網技術在預后恢復的應用

為應對COVID-19疫情而采取的管制措施對企業、市場、經濟等多方面產生了破壞性的影響。經歷了數月嚴格的防控，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，實現良好的防控保障，為經濟復蘇提供保障支持。

在預后階段，可穿戴式的物聯網檢測設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境提供支持。居家型機器人以及物聯網監控的聯合使用，可提升居民健康的監管，將疫情撲滅在搖籃階段。

4 物聯網技術在疾病救治和疫情防控中的優勢及發展趨勢

目前新冠疫情仍在全球范圍內擴散，威脅著人民健康和國際經濟。科研界和工業界正努力創新研究，以期利用新技術對新冠病毒等傳染性疾病進行檢測、治療和預后追蹤，減輕大型流行性疾病對社會經濟和人民生活的影響。

醫療物聯網技術在COVID-19早期檢測、隔離治療、預后恢復等階段均得到了良好的應用。然而隨著對COVID-19等流行性疾病更多了解后，診療各階段需依據具體情況進行方法、技術的調整和改進。

通過人工智能技術與物聯網技術相結合，利用AI的智能性協助醫護人員，減少其與患者的直接接觸，是有效降低醫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，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，物聯網技術及其設備如何在日常生活中有效幫助隔離患者，降低疫情反復的可能性是值得研究和進一步探討的問題。隨著企業和社會市場的逐步開放，如何將物聯網設備安全有效地融入企業、醫療、社會市場，是科研界和工業界的關注熱點，這些問題將得到全新的解答和開辟性的研究。

當醫療物聯網技術使用在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，故對保障信息安全技術的開發與研究也是醫療物聯網技術的研究重點。

使用物聯網技術支持智慧醫療、智慧城市的建設，對于防治當前疫情和未來可能發生的流行病傳播很有益處。除了上述醫療物聯網技術應用，物聯網技術還賦能于智慧城市的建設，對于抗擊疫情、推進全民健康水平提升意義重大。智慧城市的基礎設施可通過人群監控、智能停車、交通改造等智能交通系統輔助人們保持社交距離。智能家居作為智慧生活建設的一部分，借助物聯網技術能進一步降低COVID-19感染率，例如智能門鈴、安全系統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 結語

全球COVID-19疫情持續發酵，各國醫護、科研及工業界人士積極研究開發，多種新技術已用于對抗防治該疾病。物聯網技術以其物物相連、智慧交互的特性，廣泛用于醫療保健行業。在COVID-19疫情期間，醫療物聯網技術在應對該類流行性疾病方面顯示出了良好效果。在本文中，對物聯網設備運用于醫療行業協助醫護人員救治患者、對抗疫情的具體應用進行了調研，分“早期診斷”“隔離治療”和“預后恢復”三階段回顧了醫療物聯網技術和設備的運用，并評估了包括可穿戴設備、機器人、智能按鈕、智能手機等多種設備在防控疫情中的作用。在建設發展的同時，數據安全性和隱私性也至關重要，在構建安全的數據網絡結構及運用加密技術的基礎上，正確運用物聯網技術，使患者、醫務工作者可以更安心地使用物聯網設備參與疾病的治療。

綜上可知，物聯網技術可非常有效地應對該類流行病，將物聯網技術與互聯網+、大數據、區塊鏈、人工智能等現代信息技術賦能智慧醫院、智慧城市的智能化、一體化建設，將會激發生產出更多的新應用服務于社會和生活。