基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療信息化的關(guān)鍵技術(shù)

雷姣惠 肖文博 李捷波 李思琳

（聯(lián)勤保障部隊第九二〇醫(yī)院信息科，云南昆明 650032）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了萬物互聯(lián)，而智慧醫(yī)療信息化基于物聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)用多項核心關(guān)鍵技術(shù)，整合醫(yī)療數(shù)據(jù)資源，面向所有的服務(wù)對象，展開全過程、多維度的智能化管理與服務(wù)，并建立不同層級醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間跨域協(xié)作業(yè)務(wù)模式，實現(xiàn)服務(wù)、資源、技術(shù)、數(shù)據(jù)的跨域共享，奠定醫(yī)院在全民健康管理中的核心地位?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療信息化，集成了眾多的關(guān)鍵技術(shù)，涉及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘，以及業(yè)務(wù)流程管理、數(shù)據(jù)資源管理、醫(yī)療服務(wù)等多個層面，同時面臨著海量不同類型且分布零散的數(shù)據(jù)信息，對于關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用研究與開發(fā)提出了更高的要求。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)智慧醫(yī)療信息化的關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用要求與目標(biāo)

1.1 運(yùn)用面臨的挑戰(zhàn)

智慧醫(yī)療信息化建設(shè)中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，需整合醫(yī)院的醫(yī)療資源與服務(wù)，在醫(yī)院內(nèi)部實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療設(shè)施的互聯(lián)，對醫(yī)院的運(yùn)行進(jìn)行全過程的智慧化、信息化管理，促進(jìn)各層級醫(yī)院之間醫(yī)療資源與醫(yī)療服務(wù)的共享，完成三甲醫(yī)院由疾病診治到疾病預(yù)防至健康保健的全面覆蓋，向縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道社區(qū)、家庭等健康保健與診療領(lǐng)域擴(kuò)展。以三甲醫(yī)院為頂層設(shè)計，醫(yī)療服務(wù)及醫(yī)療資源向著各級醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)傾斜，實現(xiàn)醫(yī)療資源、數(shù)據(jù)、服務(wù)、技術(shù)等的共享，不同等級醫(yī)療機(jī)構(gòu)協(xié)同開展醫(yī)療服務(wù)，面向全社會實現(xiàn)全過程的監(jiān)控管理，對于各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)智慧醫(yī)院信息化建設(shè)來說是一項巨大的挑戰(zhàn)。

1.2 運(yùn)用的要求

智慧醫(yī)療信息化建設(shè)需要加大關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度，主要是因為醫(yī)療器械與醫(yī)療儀器設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下，相互之間信號干擾嚴(yán)重，容易出現(xiàn)信號丟包、漫游現(xiàn)象，影響到醫(yī)院信息數(shù)據(jù)傳遞的安全。需根據(jù)醫(yī)院環(huán)境特點(diǎn)、業(yè)務(wù)特點(diǎn)等進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、感知節(jié)點(diǎn)等方面的優(yōu)化設(shè)計，以保證醫(yī)療器械、儀器、設(shè)備共存于相同環(huán)境下，同時相互之間不存在信號干擾；各級醫(yī)院在智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的普及下，跨層級協(xié)作開展醫(yī)療服務(wù)，需建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范；醫(yī)療服務(wù)延伸至家庭健康保健領(lǐng)域，需研發(fā)出面向家庭的健康管理服務(wù)系統(tǒng)及監(jiān)護(hù)終端。所以，基于5G 技術(shù)與現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從醫(yī)院應(yīng)用場景入手，切實解決物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療器械之間的干擾問題，深入研究分析智慧醫(yī)療信息化建設(shè)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)賦能智慧醫(yī)療信息化發(fā)展的目的。

1.3 運(yùn)用的目標(biāo)

在智慧醫(yī)療信息化中利用物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)一步完善智慧醫(yī)療信息化系統(tǒng)，全面提高醫(yī)院的運(yùn)營效率，助力于醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、效率、水平的全面提升，從而具備全程健康服務(wù)的能力，滿足社會大眾對于診治、健康管理、健康保健、疾病預(yù)防的需要。不同層級醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)整合至物聯(lián)網(wǎng)智慧醫(yī)療服務(wù)體系中，對醫(yī)療服務(wù)對象進(jìn)行全過程的監(jiān)控與管理，需建立統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動醫(yī)療流程標(biāo)準(zhǔn)化處理，運(yùn)用互通互聯(lián)技術(shù)將醫(yī)療對象與醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行綁定，從而實現(xiàn)智慧醫(yī)療信息化對醫(yī)療對象全過程標(biāo)準(zhǔn)化的管理、醫(yī)療流程的全過程標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療信息化的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 互聯(lián)互通技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療信息化，運(yùn)用互聯(lián)互通技術(shù)，建立醫(yī)療設(shè)備、服務(wù)對象、信息化管理系統(tǒng)及顯示設(shè)備之間的互通互聯(lián)，需收集多源信息，集約化管理與發(fā)布信息，打造智慧醫(yī)療信息統(tǒng)一采集模式，為互聯(lián)互通技術(shù)的運(yùn)用提供支撐[1]。因此，在智慧醫(yī)療信息化系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)進(jìn)行檢測設(shè)備的自動標(biāo)識技術(shù)、感知技術(shù)、自適應(yīng)接口技術(shù)等的研究，暢通醫(yī)療信息數(shù)據(jù)的采集通道。在數(shù)據(jù)采集后的傳輸技術(shù)方面，如醫(yī)院各種設(shè)備設(shè)置接入模塊，通過藍(lán)牙、醫(yī)院局域網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等途徑，與信息化系統(tǒng)建立連接，構(gòu)建系統(tǒng)在終端的數(shù)據(jù)采集與傳輸渠道。終端設(shè)備接入智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)，需支持多種傳輸協(xié)議的并行，如TCP、PPPOE、DHCP、DNS 等，確保醫(yī)療數(shù)據(jù)信息無障礙、安全傳輸。醫(yī)療儀器運(yùn)用互通互聯(lián)技術(shù)，智能終端借助5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)就可建立與醫(yī)療儀器的連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集與儀器的動態(tài)管理。以醫(yī)院的智能輸液系統(tǒng)為例，在患者打點(diǎn)滴過程中，容易出現(xiàn)血液回流、輸入空氣、護(hù)士頻繁調(diào)整輸液速度等現(xiàn)象，根據(jù)《靜脈治療護(hù)理技術(shù)操作規(guī)范》的要求，需根據(jù)藥物和患者的實際病情調(diào)節(jié)滴速，在輸液過程中定時巡視，以及在輸入刺激性藥物時，還需密切關(guān)注回血情況[2]?；诖耍\(yùn)用互通互聯(lián)技術(shù)開發(fā)智能輸液系統(tǒng)，實現(xiàn)靜脈治療智能化護(hù)理，系統(tǒng)硬件組成如表1 所示。每個輸液點(diǎn)的各項信息通過信號基站實時傳遞給智能監(jiān)控大屏，護(hù)士根據(jù)大屏信息實時掌握患者的輸液狀況，在停止或更換輸液時大屏?xí)詣诱Z音提醒，提醒信息同時反饋至PDA 上，保證護(hù)士可以實時接收到輸液點(diǎn)位的各項信息。

表1 智能輸液系統(tǒng)硬件組成

2.2 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療信息化實現(xiàn)跨域的醫(yī)療服務(wù)與健康管理，同時也實現(xiàn)了跨域的信息數(shù)據(jù)整合。各種醫(yī)療信息數(shù)據(jù)的匯集，需采用數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，其中的大數(shù)據(jù)分析是物聯(lián)網(wǎng)智慧醫(yī)療信息化中的關(guān)鍵技術(shù)之一，為醫(yī)療數(shù)據(jù)信息的利用提供技術(shù)支撐[3]。比如，在智慧醫(yī)療信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，集中存儲了醫(yī)學(xué)知識及醫(yī)院在診療過程中形成的技術(shù)文件資料，專門打造出醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫，與當(dāng)下收集的健康數(shù)據(jù)、診療數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合，運(yùn)用數(shù)學(xué)理論與分析算法，打造數(shù)字分析模型，通過數(shù)據(jù)分析獲取分析成果，為醫(yī)療決策提供準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)信息支撐，提高不同層級醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間協(xié)同服務(wù)的效率，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在智慧醫(yī)療信息化中運(yùn)用價值的最大化。

2.3 業(yè)務(wù)流程管理技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)打造出跨域醫(yī)療協(xié)同模式，各層級醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)之間跨地域、跨層級協(xié)同，但各層級醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)采用不同的管理流程，需要智慧醫(yī)療信息化系統(tǒng)支持并自適應(yīng)不同的管理流程，為跨域業(yè)務(wù)協(xié)同奠定基礎(chǔ)保障。根據(jù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)實際的業(yè)務(wù)，以流程為核心，動態(tài)控制業(yè)務(wù)事件發(fā)展的過程，并盡可能地消除冗余業(yè)務(wù)，提高業(yè)務(wù)協(xié)同效率，節(jié)約業(yè)務(wù)的時間成本?；诙鄬蛹壙缬蛑腔坩t(yī)療信息化建設(shè)，面臨著大量不同類型的醫(yī)院信息化應(yīng)用系統(tǒng)，以及管理體制、業(yè)務(wù)管理流程上的差異，且還涉及海量的數(shù)據(jù)、不同的數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，成為跨域數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同中的重點(diǎn)與難點(diǎn)[4]?；诖耍钊胙芯苛鞒坦芾砑夹g(shù)，構(gòu)建多維的業(yè)務(wù)數(shù)字模型、參考模型，關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)及其業(yè)務(wù)規(guī)則模型，并與數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)集成，構(gòu)建不同層級醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)之間的自動化、流程化、透明化、共享化的業(yè)務(wù)協(xié)同管理流程，其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)如下。

（1）引進(jìn)建模技術(shù)、搜索引擎技術(shù)等技術(shù)，基于原始業(yè)務(wù)流程，重構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)下的業(yè)務(wù)流程，為跨域業(yè)務(wù)流程管理做好準(zhǔn)備；（2）利用系統(tǒng)觀點(diǎn)理論探尋業(yè)務(wù)流程重組的對策；分析物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間流程交互特點(diǎn)，構(gòu)建業(yè)務(wù)流程數(shù)字模型，完善沖突解決機(jī)制建設(shè)，推動理論與技術(shù)研發(fā)并行，切實解決跨域協(xié)同業(yè)務(wù)流程的差異問題；（3）打造自適應(yīng)業(yè)務(wù)流程管理模式，根據(jù)智慧醫(yī)療信息化業(yè)務(wù)協(xié)同的需要，加大流程重構(gòu)技術(shù)的研發(fā)力度，實現(xiàn)智慧醫(yī)療信息化系統(tǒng)自適應(yīng)不同層級醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)流程的目標(biāo)，提高業(yè)務(wù)協(xié)同的效率。

2.4 智能推薦服務(wù)技術(shù)

智能推薦服務(wù)的流程是物聯(lián)網(wǎng)智慧醫(yī)療信息化直接服務(wù)于個體，根據(jù)醫(yī)療系統(tǒng)中存儲的個人健康檔案，采用信息挖掘、聚類、分析、預(yù)報等算法模塊，智能化、綜合分析個人信息及健康情況，為其提供智能推薦服務(wù)，包括預(yù)訂、咨詢、急救等，具體關(guān)鍵技術(shù)如下。

（1）智能標(biāo)識技術(shù)，如傳感技術(shù)用于標(biāo)識服務(wù)對象信息；（2）自動識別技術(shù)，組合運(yùn)用多個傳感器以識別病人的身份，采集病人血壓、心率信息，以及在識別病人健康狀況異常后立即發(fā)出提醒等；（3）在共享醫(yī)療數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，利用傳感器廣泛收集病人大數(shù)據(jù)，分析評價臨床路徑，規(guī)范醫(yī)療行為，為患者提供更高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)[5]；（4）整合診療對象的大數(shù)據(jù)，經(jīng)過聚類、分析、挖掘，匯聚成醫(yī)療數(shù)據(jù)資源，為醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)服務(wù)。以生命體征定位檢測系統(tǒng)為例，患者佩戴智能監(jiān)測定位手環(huán)，實時向醫(yī)院管理平臺發(fā)送患者心率、體溫、血壓及位置數(shù)據(jù)，管理平臺進(jìn)行大數(shù)據(jù)的采集與分析，完成對患者的實時管控。在管理平臺中，醫(yī)護(hù)人員可一鍵查看患者的數(shù)量、患者所在的區(qū)域、患者的病情、用藥情況、生命體征數(shù)據(jù)等信息，整合運(yùn)用所有的信息資源。而患者使用該系統(tǒng)，可以實時獲取自身的生命體征數(shù)據(jù)，及時接收管理平臺智能推送的各項信息。

2.5 海量數(shù)字資源管理技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)智慧醫(yī)療信息化在運(yùn)行過程中形成了海量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息來源廣泛，其中存在大量的冗余數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)，需要采用數(shù)據(jù)處理技術(shù)，提煉凈化數(shù)據(jù)，在節(jié)約數(shù)據(jù)存儲空間的同時，提高數(shù)據(jù)資源的質(zhì)量及利用價值。一方面，采用海量數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)打造數(shù)字資源元數(shù)據(jù)模型，并引進(jìn)內(nèi)容聚合技術(shù)與標(biāo)識技術(shù)，構(gòu)建集抽取、定義、識別、檢索為一體的海量數(shù)字資源管理技術(shù)模型[6]；另一方面，在智慧醫(yī)療信息化運(yùn)行過程中，不同層級醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)集中存儲，形成不同類型、零散分布的海量數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)甚至不屬于醫(yī)療領(lǐng)域，進(jìn)而對物聯(lián)網(wǎng)智慧醫(yī)療數(shù)據(jù)收集、存儲、處理、檢索等技術(shù)的運(yùn)用有著較高的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，就海量數(shù)據(jù)資源管理的需要，需采用定制化的管理技術(shù)，以確保數(shù)據(jù)管理的實效性及可用性。具體關(guān)鍵技術(shù)如下。

（1）針對跨域醫(yī)療協(xié)同產(chǎn)生的所有元數(shù)據(jù)，利用數(shù)字對象標(biāo)識技術(shù)，進(jìn)行分類、標(biāo)識管理。（2）基于智慧醫(yī)療的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，建立完善的數(shù)字資源管理體系，整合運(yùn)用海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、數(shù)字對象標(biāo)識技術(shù)、語義識別技術(shù)、內(nèi)容聚合技術(shù)、檢索技術(shù)等技術(shù)類型，打造出元數(shù)據(jù)參考模型，用于元數(shù)據(jù)的抽取、加工、分析和處理。（3）集成上文提到的關(guān)鍵技術(shù)，基于跨域醫(yī)療專門打造海量數(shù)字資源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)所有元數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，為物聯(lián)網(wǎng)智慧醫(yī)療信息化的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)技術(shù)及系統(tǒng)支撐，保障跨域醫(yī)療業(yè)務(wù)的高質(zhì)、高效運(yùn)行[7]。

3 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療信息化，整合運(yùn)用了軟件、硬件與核心關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建醫(yī)療系統(tǒng)內(nèi)部的萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了醫(yī)療設(shè)備、儀器、患者、醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)療服務(wù)等眾多層面，重構(gòu)了醫(yī)院業(yè)務(wù)流程，打造跨域醫(yī)療協(xié)作模式，實現(xiàn)醫(yī)療資源、醫(yī)療服務(wù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)最大程度的共享，最終推動各級醫(yī)療服務(wù)衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的智慧化發(fā)展，構(gòu)建全面覆蓋的智慧醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)，使智慧醫(yī)療延伸至社區(qū)、家庭層面，保障人們的身心健康。