智慧医疗及医疗物联网概述

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1 引言

　　近年来，“看病难，看病贵”已经成为我国医疗卫生事业亟待解决的问题，由于我国人口众多，总体医疗资源相对匮乏，告诉的经济发展还带来了人口老龄化、慢性病增长快、亚健康比例高等诸多问题，只有利用信息化技术深度改变现有的医疗服务模式，提高医疗资源利用率，才能从根本上解决这个难题。我国医疗卫生体系正处于从临床业务信息化走向个性化医疗的发展阶段，并且我国医疗信息化发展势态良好，60%-70%的县级以上医院应用了管理信息系统，10%-20%的城市医院探索建立临床信息系统[1]。物联网技术的出现，满足了人民关注自身健康的需要，推动了医疗卫生信息化产业的发展，物联网技术在医疗领域的应用潜力巨大，能够帮助医院实现对医疗对象（如医生、护士、病人、设备、物资、药物等）的智能化感知和处理，支持医院内部医疗信息、设备信息、药品信息、人员信息、管理信息的数字化采集、处理、存储、传输等，实现医疗对象管理可视化、医疗信息数字化、医疗流程闭环化、医疗决策科学化、服务沟通人性化，从而解决医疗平台支撑薄弱、医疗服务水平整体较低、医疗安全生产隐患等问题。

2 物联网技术概述

2.1 物联网技术的基本概念

　　2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式确定了物联网的概念。物联网的定义是：通过射频识别技术设备、红外感应器、全球定位系统GPS、激光扫描器等信息传输设备，通过一定的网络协议，把任何物品与物联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[2]。

　　这里的“物”需要满足以下条件：（1）有信息的接收器和感应器；（2）有数据传输的网络；（3）有数据存储功能；（4）由中央处理器；（5）有操作系统；（6）有相关的应用程序；（7）有信息发送器；（8）有相关的网络通信协议；（9）又可以被识别的统一编码。

　　当前，业界普遍认为，物联网可以为经济增长提供动力，提高生产效率，促进经济的复苏。而在物联网的应用得到普及之后，用于人体、各类动植物和其他物品的传感器、电子标签、中间件以及配套的网络装置和数量将大大超过当前互联网和移动通信网络终端的数量。物联网之所以成为人们广泛看好的业务类型，是因为它实际上代表了未来先进生产力的发展方向，其内涵的几个核心词——信息服务、一体化终端、聚合服务、信息感知、多媒体信息传递等都是未来网络发展乃至社会民生发展的关键词汇。

2.2 物联网的基本特点

2.2.1 全面感知

　　全面感知也就是利用RFID、传感器、二维码以及未来可能的其他类型传感器，能够随时即时采集物体动态。接入对象更为广泛，获取信息更加丰富。当前的信息化，接入对象虽然包括PC、手机、传感器、摄像头、仪器仪表、各种智能卡等，但主要还是需要人工操作的PC、手机、智能卡等，所接入的物理世界信息也较为有限。未来的物联网接入对象包含了更丰富的物理世界，传感器、仪器仪表、摄像头和其他扫描仪也会得到更普遍的应用。

2.2.2 安全传递

　　感知的信息是需要传递出去的，通过网络将感知的各种信息进行时时传送，现在无处不在的无线网络已经覆盖了各个地方，在这种情况下，感知信息的传送成为现实。网络可获得性更高，互联互通更为广泛。当前的信息化建设当中，虽然网络基础设施已日趋完善，但距离物联网的信息接入要求显然还有很长一段的距离，并且，即使是已接入网络的信息系统，很多也未必达到了互通。未来的物联网，不仅需要完善的基础设施，更需要随时随地的网络覆盖和接入性，信息共享和互动以及远程操作都要达到较高的水平，同时信息的安全机制和权限管理需要更高层次的监管和技术保障。

2.2.3 智能处理

　　物联网的智能处理是利用云计算等技术及时对海量信息进行处理，真正达到了人与人的沟通和物与物的沟通。信息处理能力更强大，人类与周围世界的相处更为智慧。由于当前的信息化，由于数据、计算能力、存储、模型等的限制，大部分信息处理工具和系统还停留在提高效率的数字化阶段，一部分能起到改善人类生产、生活流程的作用，但是能够为人类决策提供有效支持的系统还很少。未来的物联网，不仅能提高人类的工作效率，改善工作流程，并且通过云计算，借助科学模型，广泛采用数据挖掘等知识发现技术整合和深入分析收集到的海量数据，以更加新颖、系统且全面的观点和方法来看待和解决待定问题，使人类能更加智慧的与守卫世界相处。

3 智慧医疗

3.1 智慧医疗的形成

　　智慧医疗是物联网时代的一种新型医疗形态，这一概念的提出源于物联网的发展，物联网的基本思想出现于20实际90年代末，其概念最初来源于美国麻省理工学院（MIT）在1999年建立的自动识别中心提出的网络无线射频识别（RFID）系统，即把所有的物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理[2]。物联网广泛用于公共安全，城市管理，智能交通，环境监测，远程医疗等领域。智慧医疗就是物联网在医疗领域应用的产物。1994年，世界电信发展会议就提出利用信息通信服务来提高发展中国家的医疗服务。2005年，世界卫生大会认为数字医疗可以实现低成本、高效率的服务，并强调成员国积极进行数字医疗的规划。2007年，国际电信联盟发布了发展中国家执行数字医疗的指南和原则。2008年，IBM进一步提出了“智慧地球”的概念，随后设想将物联网技术应用到医疗领域中，实现医疗信息的互联共享，同时认为物联网技术有助于整合医疗平台、电子健康档案系统。

3.2 智慧医疗概况

　　智慧医疗是一种以患者数据为中心的医疗服务模式，主要分为三个阶段：数据获取、知识发现和远程服务。其中，数据获取由医疗物联网完成，知识发现主要依靠医疗云强大的大数据处理能力进行，远程服务由云端服务与轻便的智能医疗终端共同提供，这三个阶段周而复始，形成了智慧医疗的循环。

3.3 物联网在智慧医疗中的应用

　　在我国的“十二五”规划中，物联网被计划用于医疗卫生系统中，这不仅能够帮助医院实时监控病人的健康，如在病人体内植入芯片，随时监护病人各项指标，随时给出警示和建议，而且还可以有效管理整个医院的运营，对医院人员、设备、后勤供给、来往车辆和安全保障实行智能化、人性化管理。这不仅有效节约了社会资源，而且也大大推进了医疗卫生系统的运转速度。下面以一个易于理解的例子来说明智慧医疗的应用。

　　以产检为例作为一个典型的应用场景[2]。假设从怀孕到生产的过程中，一名孕妇需要进行12次产检，那么在整个怀孕过程中，该孕妇至少需要从家到医院往返12次。实际上，孕妇的大部分常规检查（宫缩、胎心、胎动等）都可以接触仪器来完成。如果采用智慧医疗模式，该孕妇只需要在第一次和最后快生产的时候去医院产检，其他时候都可以在家中自主完成，并将信息传输到医院，由医生做出检查报告。

　　从上面这个简单的例子可以看到，智慧医疗模式具有节省看病时间，节省医疗资源的优点，一般而言，智慧医疗与传统的医疗服务模式相比，主要有以下一些优点：

1）利用多种传感器设备和适合家庭使用的医疗仪器，自动的或自助的采集各类人体生命体征数据，在减轻医务人员负担的同时，能够更频繁的获取更丰富的数据。

2）采集的数据通过无线网络自动传输至医院数据中心，医务人员利用数据提供远程医疗服务，能够提高服务效率，缓解医院排队问题，并减少交通成本。

3）数据集中存放管理，实现数据广泛共享和深度利用，从而能够对大量医疗数据进行分析和挖掘，有助于解决关键病历和疑难杂症。

4）能够以较低的成本对亚健康人群、老年人和慢性病患者提供长期、快速、稳定的健康监控和诊疗服务，降低发病风险，间接减少对稀缺医疗资源（床位等）的需求。

4 医疗物联网

4.1 医疗物联网

　　实现智慧医疗的关键是物联网技术和云计算技术，这两大技术的连接点是海量的医疗数据，或可以称为“医疗大数据”。医疗物联网中，数目众多的传感器和医疗设备源源不断的产生各类数据，这些数据规模庞大，增长速度快，传统的数据库技术已无法有效的对其进行管理和处理，因此在智慧医疗中，我们引入了云计算技术，专用于医疗服务的云计算平台能够以较低成本，实现高效和可扩展的医疗大数据存储，并且可以通过互联网为用户提供方便快捷的医疗服务。

　　不同于目前已有的医疗信息化系统，智慧医疗强调数据的广泛采集和深度利用，数据的广泛采集，即利用各种手段，不受时间和地点约束的采集各类数据。虽然现有的电子病历系统能够以数字化方式保存患者所有在医院进行的检查与就诊信息，但是这些数据也是非常有限的。智慧医疗利用物联网技术随时随地的采集各种人体生命体征数据并自动保存，其数据量比人工录入电子病历的数据量高出好几个数量级。数据的深度利用，即使用数据挖掘和机器学习等技术从数据中发现隐藏的知识，例如患者的血氧饱和度变化周期、心率异常检测、生命体征关联变化模式等，由于涉及的数据种类繁多而且规模大，这些知识难以凭借医生的经验以人工方式获得。此外，应用大规模数据处理技术，能够同时分析所有患者的记录，帮助医生诊疗疑难杂症。

4.2 医疗物联网的核心理念

　　医改的核心是实现全人全程的健康管理，医疗物联网有效手段，是智慧医疗的重要支撑。智慧医疗的核心内容包括[3]：

（1）医疗对象的智能感知；

（2）医疗流程的标准化处置；

（3）通过互联互通技术，实现医疗对象和医疗流程的融合，从而实现医疗对象、医疗流程的全过程标准化管理，以达到提高医疗安全和医疗质量的目标。

4.3 医疗物联网的应用模式

　　当前，大部分医院非常重视信息化建设，但往往停留在业务科室和业务功能需求实现方面，没有围绕“以病人为中心”来构建业务系统，也缺乏围绕医院运营为主题的管理系统。随着业务的发展，传统医疗信息化的服务模式已经不能满足医院和病人的需求，而物联网技术以其终端可移动性、接入灵活方便、状态信息采集自动化等特点在医疗机构的应用彻底打破了固定组网方式和各科室信息管理系统比较独立的局限性，能够更加有效地提高管理人员、医务人员的工作效率。

4.3.1身份确认

　　病人身份确认是指医务人员在医疗活动中对病人的身份进行核对，以确保正确的治疗用于正确的病人的过程。病人身份的准确辨认是保证医疗护理安全的前提。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用的特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理，写着特点促进RFID技术在解决医院就诊过程中患者身份识别的问题上得到进一步的应用。医院采用RFID医疗卡，病人就诊时，将信息印刷在医疗卡上，病人随身携带，当病人到医院就诊时，医院只需用二维条码扫描器扫描医疗卡上的标签信息，病人所有的病历和入院登记等信息在不到1s的时间内就能进入计算机中，节省了许多时间。

4.3.2人员定位及监控

　　在医院，人员定位包括对医护人员和患者的定位和追踪，将腕式RFID标签佩戴于医护人员和病人手腕上，就可以对他们的位置进行持续的定位和追踪，同时也可以和门禁的控制功能相结合，确保只有经过许可的人员才可以进入医院的某些关键区域。在国内，除了少数信息化水平较高的医院试点应用基于Wifi定位技术的人员定位系统外，其他中小医院尚未应用，随着新型医疗模式的出现，与物联网技术相关的无线定位系统在医疗机构的应用将具备更加广泛的应用前景。

4.3.3 就诊卡双向数据通信

　　数字化医院管理就诊卡是智能卡医院的综合应用，它涵盖员工、病人在医院工作生活的方方面面，包括人员信息管理、门诊和急诊管理、住院管理、消费管理、公寓管理等方面，既是持卡人信息管理的载体，也是医院后勤服务的重要设施。将RFID智能标签置于医疗保健卡上，标签可以记载就诊病人自身完整的就诊记录，对每个医护人员佩戴有RFID的卡片，一方面用来识别医护人员的身份，另一方面，该卡片同时集成RFID阅读器的功能，通过内置天线可以与病人的就诊卡进行无线通信，任何医生或者其他医护人员都能够及时读取、存储关键的病例信息[5]。

4.3.4 移动医疗监护

　　智能化无线医疗监护服务是以无线局域网技术和RFID技术为底层，通过采用智能型手持数据终端为移动中的一线医护人员提供“移”触即发的随身数据应用。医护人员查房或者移动的状态下，可以通过智能型手持数据终端和护理人员软件，通过Wifi网络实时联机，与医院信息系统数据中心进行数据交互。医护人员随时随地在手持数据终端上获取全面医疗数据，而病人可以由佩戴在手上的带有RFID的手环，与数据中心连接，显示当前的检查进度，并获取全面医疗数据。

4.3.5 生命体征采集

　　目前，城市大部分的家庭中拥有一台以上的家用电子诊断仪（如电子血压仪、电子血糖仪等），但是问题在于，即使病人自己测得血压和血糖数据，医生仍无法及时获得第一手资料而通过传感器网技术，医生可以实时了解到其监护患者的生理参数[5]。医疗物联网利用嵌入式传感器和特殊软件使社区医院的医生足不出户，就能及时料及他们所负责的病人的各种生理参数。这种隐藏在电子血压仪、电子血糖仪里面的传感器可以将测得的数据及时通过无线方式传输至医生的电脑中，而且可以利用传感器网将远在千里之外的乡村医院的CT、MRI等电子诊断结果，无线传输至大型医疗中心，以便专家进行会诊。

5 总结

　　在医疗卫生领域，物联网技术可以得到广泛应用，能够帮助医院实现对人、物、设备的智能化管理工作，支持医院内部医疗信息、设备信息、药品信息、人员信息、管理信息的数字化采集、处理、存储、传输、共享等，实现人、设备、物资管理可视化、数字化、自动化，提高医疗安全、临床效率、医疗质量和患者安全。物联网在智慧医疗中的应用，能解决医疗资源匮乏的问题。