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隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已離不開信息技術(shù)，逐步從信息互動、存儲、傳輸?shù)然A(chǔ)功能走向深度融合，在臨床護(hù)理、疾病診斷、智能手術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮越來越多的作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為信息技術(shù)的一項(xiàng)前沿技術(shù)，將其融入醫(yī)學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程體檢、遠(yuǎn)程醫(yī)療醫(yī)護(hù)、醫(yī)院智能管理等多項(xiàng)功能，尤其可以促進(jìn)“4P”醫(yī)學(xué)，即預(yù)防性、預(yù)測性、個(gè)體化和參與性醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

01人體物聯(lián)網(wǎng)

可穿戴傳感器設(shè)備是人體物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，其實(shí)際上是一類便攜式傳感器節(jié)點(diǎn)，基本組件包括傳感器、微處理器 （MCU）、外圍電路、通信模塊以及電源模塊。傳感器節(jié)點(diǎn)組件結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，傳感器節(jié)點(diǎn)通過傳感器采集信息，獲取信息后將信息送往微處理器，處理后的信息經(jīng)由無線通信模塊發(fā)送到外延數(shù)據(jù)終端進(jìn)行處理，其中最關(guān)鍵的即為傳感器部分。目前的傳感器節(jié)點(diǎn)可以監(jiān)測腦電、心電、呼吸頻率、 姿態(tài)、體溫以及運(yùn)動加速度等。在已有研究中還融入了泛在物聯(lián)網(wǎng)的概念，除可穿戴微機(jī)電節(jié)點(diǎn)外，把一些較為復(fù)雜的醫(yī)療儀器設(shè)備，例如超聲檢查儀、核磁共振儀也作為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)端。

圖1 傳感器節(jié)點(diǎn)組件結(jié)構(gòu)

將分散的可穿戴設(shè)備自組成網(wǎng)，即構(gòu)成了人體傳感器網(wǎng)絡(luò)，也稱為人體物聯(lián)網(wǎng)，這些設(shè)備節(jié)點(diǎn)常通過星型拓?fù)渎?lián)系 在一起。圖 2 給出了人體物聯(lián)網(wǎng)的工作方式，各感知節(jié)點(diǎn)將信息發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，然后由匯聚節(jié)點(diǎn)將信息發(fā)送給云端處理系統(tǒng)。

圖2 人體物聯(lián)網(wǎng)

人體物聯(lián)網(wǎng)是醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的下層網(wǎng)絡(luò)，匯聚節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)中繼路由節(jié)點(diǎn)，作為互聯(lián)網(wǎng)的終端機(jī)可以將人體物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程終端。當(dāng)然，人體物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)，對于非微機(jī)電系統(tǒng)，例如一些大中型醫(yī)療設(shè)備可 以直接接入互聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)。

02 智慧醫(yī)院?

智慧醫(yī)院

物聯(lián)網(wǎng)作為近年來的新興技術(shù)之一，由于其高效性、準(zhǔn)確性、靈活性、智能性等優(yōu)勢，已在新型智慧醫(yī)院中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也成為智慧醫(yī)院評價(jià)體系中的重要考核指標(biāo)。做好物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在智慧醫(yī)院中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、響應(yīng)國家政策、建設(shè)完善的智慧服務(wù)信息系統(tǒng)，在智慧醫(yī)療、智慧護(hù)理、智慧患者、智慧管理、智慧后勤、智慧保障等方面發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢，使之成為改善患者就醫(yī)體驗(yàn)、開展全生命周期健康管理的有效工具。

醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)(即物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺)的搭建，需要解決的核心問題就是通過系統(tǒng)頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)與建設(shè)，將通訊標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、工作頻譜不統(tǒng)一的末端設(shè)備及設(shè)施進(jìn)行互聯(lián)互通，構(gòu)建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺，實(shí)現(xiàn)智慧醫(yī)院“人與物”的物聯(lián)化、互聯(lián)化、智能化。

目前主流的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)有3種解決方案，下文將對3種方案及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡單的介紹與分析，以便設(shè)計(jì)過程中可以更有針對性的選擇合適的系統(tǒng)架構(gòu)。

（1）基于專用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的解決方案

通過單獨(dú)建設(shè)一套超寬頻室內(nèi)信號分布系統(tǒng)，同時(shí)覆蓋多種智慧醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的工作頻譜和通訊協(xié)議，做到多網(wǎng)合一。該方案最大的優(yōu)點(diǎn)是簡化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，避免了各種應(yīng)用系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，降低了整體運(yùn)營成本和維護(hù)成本，同時(shí)采用專用的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。但由于需要單獨(dú)設(shè)置一套專用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，前期投入較高且布線工程量大。

（2）基于互聯(lián)網(wǎng)無線AP+物聯(lián)網(wǎng)基站的解決方案

利用院區(qū)無線內(nèi)、外網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)基站，搭建基于無線網(wǎng)絡(luò)的智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)方案。該方案利用綜合布線網(wǎng)絡(luò)搭建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是布線方式簡單、系統(tǒng)接入靈活、建設(shè)成本低; 但由于很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用屬于后勤管理系統(tǒng)，院區(qū)內(nèi)、外網(wǎng) Wi-Fi 無法覆蓋全部區(qū)域(如車庫)，且物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的頻段種類繁多，因此需要在無 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)區(qū)域增加獨(dú)立的物聯(lián)網(wǎng)基站，同時(shí)要求無線AP具備多個(gè)IoT擴(kuò)展槽以實(shí)現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。因此，該方案物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)同時(shí)利用了院區(qū)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，減少了布線成本的同時(shí)，降低了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全性，但大量的物聯(lián)網(wǎng)基站會提高系統(tǒng)故障率，增加管理和維護(hù)成本。

（3）基于物聯(lián)網(wǎng)攝像機(jī)的可視化物聯(lián)網(wǎng)解決方案

通過升級傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將部分?jǐn)z像機(jī)調(diào)整為物聯(lián)網(wǎng)攝像機(jī)，結(jié)合微基站、定位器等設(shè)備，在滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)智慧醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)全園區(qū)無死角、無盲區(qū)覆蓋該方案有效利用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)閑置的接入帶寬，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)搭建，其本質(zhì)仍然是利用TCP/IP協(xié)議的傳輸方式。該方案優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的全程可視化，且網(wǎng)絡(luò)相對獨(dú)立、安全性較高，由于需要采用專門的物聯(lián)網(wǎng)攝像機(jī)，因此對攝像機(jī)的選擇具有一定的約束性，且在物聯(lián)網(wǎng)攝像機(jī)無法覆蓋的區(qū)域，需要增設(shè)微基站(如病房內(nèi))。

二、物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

1. 網(wǎng)絡(luò)問題

目前我們的5G還沒有完全普及，而4G網(wǎng)絡(luò)相較于3G通信技術(shù)來說傳輸速率更快，圖像的像素更高，也接入了衛(wèi)星通信、有靈活的通訊方式、較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)智能化、高質(zhì)量的多媒體通訊等但是在4G時(shí)代里信號在傳播的過程中常常受到地形、高樓、地貌等環(huán)境因素的干擾，如在停車場等較封閉的地方，信號常常很弱，這就導(dǎo)致醫(yī)學(xué)可穿戴設(shè)備在人體移動過程中的檢測會因?yàn)榄h(huán)境的轉(zhuǎn)換而存在誤差，甚至于偏遠(yuǎn)地區(qū)由于基站覆蓋率 不高，導(dǎo)致無信號不能使用，這就讓利用醫(yī)學(xué)可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)共享醫(yī)療資源、“精準(zhǔn)醫(yī)療”的愿望喪失意義。

2.安全隱私問題

物聯(lián)網(wǎng)有四大特點(diǎn)：感知識別、數(shù)據(jù)采集、可靠傳輸、智能處理，利用各類傳感器、RFID識別技術(shù)等操作對物體進(jìn)行全面的信息收集，再通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳至客戶端，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行分析整合上傳至數(shù)據(jù)庫但在這背后不得不考慮隱私安全問題，在利用傳感器等設(shè)備進(jìn)行大量原始數(shù)據(jù)收集時(shí)不可避免的使用Wi-Fi進(jìn)行傳輸，這存在信息可能被截獲的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在傳感系統(tǒng)中也存在破壞節(jié)點(diǎn)盜取信息的風(fēng)險(xiǎn)。即使數(shù)據(jù)安全的到達(dá)處理層，也可能會 遭遇攻擊和惡意篡改指令，抑或者端點(diǎn)太多、數(shù)據(jù)太多，操作指令不及時(shí)，設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中不慎遺失等問題。

3. 醫(yī)院信息數(shù)據(jù)互聯(lián)互通不夠完善

目前，各地區(qū)的醫(yī)院紛紛展開智慧化建設(shè)，但在具體落實(shí)過程中，各執(zhí)為政，智慧化水平不統(tǒng)一，使得數(shù)據(jù)化形成一座孤島，醫(yī)院信息數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。一方面不利于大數(shù)據(jù)中心的形成；另一方面也不利于各地區(qū)病人信息的分析與研究。對于醫(yī)院內(nèi)部各部門之間的溝通和信息共享，包括跨醫(yī)療機(jī)構(gòu)的信息共享，對病人的相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理是當(dāng)前智慧醫(yī)院建設(shè)的重點(diǎn)。但事實(shí)上，由于信息無法真正實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，使得成為醫(yī)院科學(xué)部門和管理部門的難點(diǎn)。