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物联网让医疗更智慧

木马童年 2019-7-2 17:25 72 0

  在被美国总统奥巴马追捧的热播美剧《国土安全》中,有这样一个情节:主角Brody把副总统的心脏起搏器的序列号告诉给了恐怖分子Nazir,直接导致副总统的起搏器错误工作,杀人于无形之中。这种杀人方法,真的能实现 ...

  在被美国总统奥巴马追捧的热播美剧《国土安全》中,有这样一个情节:主角Brody把副总统的心脏起搏器的序列号告诉给了恐怖分子Nazir,直接导致副总统的起搏器错误工作,杀人于无形之中。这种杀人方法,真的能实现吗? 中国论文网 https://www.xzbu.com/6/view-5214976.htm  事实上,这并非编剧天马行空的想象。据介绍,先进的心脏起搏器能够监测患者的心跳情况并记录在案,通过特定的传感器,将这些数据通过网络发送给医生;这些数据可以让医生针对不同患者的情况调整治疗方案,更好地实现个性化治疗;也可以根据患者的心跳情况,在预设的治疗模式中实时选择,确保电刺激的效果。于是,一次完美的暗杀就这样成了。

上述案例中提到的通过传感器发送数据,就是物联网的应用。物联网与医疗的结合,能为患者提供更加便捷的服务。那么,究竟什么是物联网?它又经历了怎样的发展?

物联网的起源与发展

物联网这一概念最早出现于1995年比尔盖茨的《未来之路》一书,在该书中,比尔盖茨提出了Internet of Things的概念,只是受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起重视。

1998年,美国麻省理工学院创造性地提出了当时被称作EPC(Electronic Product Code,产品电子代码)系统的“物联网”的构想(即“狭义物联网”);1999年,美国Auto-ID(自动识别实验室)首先提出“物联网”的概念,称物联网主要是建立在物品编码、RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别)技术和互联网的基础上;2005年,ITU(国际电信联盟)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,综合二者内容,正式提出“物联网”的概念,包括了所有物品的联网和应用(即“广义物联网”)。

目前较为公认的物联网的定义是:通过RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,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。

物联网本质上是一个信号采集和处理的网络。它利用传感器或人为设置的身份识别码,把物质世界中的信息变为电信号,电信号通过电信网络传送到计算机处理系统和显示系统,经过计算机处理后的数据存储备查,在必要时计算机将发出报警信号或者控制信号,报警信号或者控制信号由通信网络送到指定的地方报警,或由指定预设装置执行控制。

物联网包含以下系统,有些物联网可能只包含其中的一部分。

传感器:传感器可以把一些物理量的变化变为电信号的变化。传感器有很多种类,可以是声、光、压力、震动、速度、重量、密度、硬度、湿度、温度、图像、语音、电波、化学;或者是气体的流速、流量、气压、成分;或是液体的流速、流量、成分;或是固体的数量、重量、硬度等。

电子标签:电子标签是上个世纪新发展起来的技术,已经获得了很多应用,例如超市用于标识商品的条形码。现有的电子标签有条形码、二维码、磁卡、接触式IC卡、非接触卡、RFID。

电信网络:物联网的信息传输更多的是小数据量的传输和特大数据量的传输,小到每月只发送几个bit,大到连续不间断地发送大幅图像,这对通信提出了新的要求。为实现高效率物联网通信,需要通信行业做出新的标准和新型接入设备,以适应物联网各种通信的需要。现有的通信网络有电缆、光缆、微波、蓝牙、红外、Wi-Fi、WinMX、移动通信(2G、3G、4G)、卫星等。

数据处理:物联网采集到的数据有各种不同的应用,应用的实现需要由计算机进行数据处理。这些处理包括汇总求和、统计分析、阀值判断、专业计算、数据挖掘等。

显示系统:物联网采集到的图像和信息常常需要直接显示或经过计算后显示到计算机或者大屏幕上,常见的显示状况有图像、图表、曲线等。

报警系统:物联网采集到的信息常常需要直接报警或是经过计算机处理后报警,常见的报警形式有声、光、电(电话、短信)等。

控制执行系统:有一些物联网不仅被要求采集、处理和存储信号,还被要求发出控制指令,经过网络指挥指定的预设执行装置,通过指定预设执行装置的指令执行行动以达到控制目的。

我们把人类信息通信网分成实现人与人通信的电信网(Telecommunication Network)和实现物与物通信的近场通信网(Near Field Communication Network)或者说传感网(Sensing Network)两个角度,这两个角度的发展是并行推进的。由此,产生了物联网演进的两种模式,即电信网主导模式和传感网主导模式。电信网主导模式就是由传统的电信运营商主导,推动物联网的发展;以传感网为主导的模式是以传感网产业为主导,逐步实现与电信网络的融合。

由于物联网起步时间较晚,在行业中并没有形成体系化的应用,目前物联网的应用包括牲畜溯源、机场防入侵、电力管理、平安城市建设、数字家庭和医疗保健等。

医疗物联网全面发展

如上所述,物联网尚未在行业中形成体系化的应用,但是有些行业已经开始进行探索,并初具规模。比如在医疗行业,无论是患者管理、医疗管理、用药管理、医疗环境管理还是家庭监护都方面,物联网技术都有应用。

在患者管理领域,可以通过物联网实现对患者实时动态的管理和定位跟踪。以婴儿防盗系统为例,在婴儿身上佩戴可发射出RF射频信号,且对人体无害的智能电子标签。婴儿电子标签定时发射具有唯一ID信息给婴儿防盗系统,系统据此对婴儿所在位置进行实时监控和追踪,还可对企图盗窃婴儿的行为及时报警提示。同理,RFID技术也可以用在对失智老人照护管理上,可以实现对失智老人的实时监控,无疑能大大改善老人的健康状况。

在用药方面,通过对分发给患者腕带或二维码的比对,可以准确实现患者身份的识别,进而消除医嘱执行过程中的差错,提高医疗安全系数。目前,已经有不少医院在门诊和病房的发药和输液流程中使用这项技术。对药品的管理、药品使用的管理以及对药品原材料的全程监控,是物联网在医疗领域应用的一个重要内容。   在医疗物资管理方面,医疗设备、器械等引起的感染是引起医疗事故的主要原因之一,采用基于无线计算和识别技术的消毒供应中心监控系统,结合移动终端和条码技术,对消毒包进行全过程质量追溯,可以大大减少医疗差错。以无锡市人民医院的消毒供应中心质量追溯系统为例,其功能就包括:质控追溯(清洗、打包、灭菌、存储、申领、发放、使用、回收全流程记录)、绩效管理(统计分析、成本核算、工作量统计、绩效考核)、库房管理(手术器械、一次性耗材的入库、出库、盘点、申领)、手术管理(手术备包计划、器械清点、二级供应室)、器械追踪(单件手术器械的追溯管理)、植入物追溯(植入性物品消毒、使用管理)等,并能实现对厂商外来手术器械、外院代消毒包的管理。

从广义上讲,医疗废弃物的管理也是物资管理的一部分内容。医疗废弃物管理解决方案以 GPS 技术结合 RFID 技术实现可视化医疗废物运输管理和实时定位,运用高速、高效的信息网络平台和EDI(电子数据交换)技术实现医疗废物实时全面的监控。

在家庭监护方面,通过物联网的家庭监护、传感设备,可以实现在家庭实时对生命体征进行监测。比如一款叫“医用箱”的产品,就集成了血压测量、心电测量、血氧测量和血糖录入评测等功能,并通过3G通讯进行在线传递测量数据。这样一来,社区卫生机构或健康管理机构就可以通过相关软件对所采集到的数据进行监控和分析,在方便居民的同时,也能大大提高医疗资源的利用率。

本文开头所提到的完美暗杀则是家庭监护的升级版,不止是对生命体征的实时监测,还能对患者治疗模式进行远程调控,实现双向信息交互,这也是远程医疗最直接的体现。

在医疗环境管理方面,通过楼宇控制和能源管理,可以实现视频监控、门禁感知,包括对于医院的员工进行一卡通和电子监管。

此外,在医疗服务的一些细分领域,也涌现出了一些新的尝试。比如无锡市人民医院用的输液监测网络系统。该系统中的输液监测传感器能监测到输液过程中每一滴药液的变化,这些变化通过微处理器分析可得到输液液量、液速和时间等参数。这些输液参数通过物联网传送到护士工作站,护士能通过网络实时监测输液全过程,系统还可以实现在输液结束或发生输液故障时发出报警信号。

IC卡与RFID技术的结合同样前景广阔。卫生部已把推进IC卡的应用列入卫生信息化发展规划,加强IC卡和RFID技术在医疗保健、公共卫生、药品、血液等方面的应用,与银行、社保等部门联合开展医疗就诊卡的通用模式与标准研究;推进集个人ID信息、社保、医保、医疗、金融等服务于一体的“一卡通”产品的应用;在医疗智能卡内记录诊疗信息,逐步取代传统的病历本;推进IC就诊卡的区域化应用,开展异地就医刷卡结算,提供随时查询诊疗信息及IC卡明细清单服务。

卫生部信息化推进办公室副主任高燕婕认为,物联网给医疗服务带来的便利,主要有以下几个方面:第一,通过融入物联网技术的医疗监护、移动服务等,可以实现成本更加低廉、更加方便快捷的医疗服务;第二,通过医疗信息的互联互通和资源共享,可以实现真正意义上的远程医疗服务;第三,随着经济发展和民众保健意识的提高,通过物联网能够实现自助医疗,进而缓解医疗资源紧缺的压力,提升整个医疗服务的水平。

据媒体报道,《卫生领域RFID与物联网发展规划》已于去年下半年编制完成并上报。除了在医疗方面的应用外,卫生部还计划将物联网技术推广到更广泛的公共卫生领域,以实现不同卫生主体间的信息互通。高燕婕表示,未来将通过逐步推广物联网应用以环境监控设备的联网、急性传染病检测、追踪病源体流动,以及远程监测慢性病等目标。

医用物联网面临的问题

物联网对医疗和管理的积极推动显而易见,物联网本身起步较晚,它的发展也面临着诸多问题。

北京大学人民医院医学信息中心助理研究员邓世洲说,物联网在医疗领域主要是为物资、人员管理和临床医疗服务。因为物资、人员管理方面主要是用RFID技术,而后者目前的发展已经比较成熟,只要医院想做,肯投入,基本上没有难度。真正的难点是在临床医疗服务方面,因为缺少医疗传感器。物联网的瓶颈在传感技术,这不仅仅是医疗方面的问题,其他行业的发展也同样受制于传感器。

以人体心电图的实时采集远程传输为例,这其中有血流信号、肌肉、皮肤放电等的各种干扰。如何在这许多的干扰之下稳定、准确地采集数据,并通过无线网络实时传输到数据处理中心,对医疗物联网提出了挑战。人体内植入传感器的情况就更为复杂,体内压力、温度、酸碱度、氧化还原反应等,对传感器不仅有采集技术上的要求,同时对传感器材料的生物安全性也有很高要求。

在市场方面,医惠科技集团董事长章笠中认为,阻碍医用物联网发展的原因是大家对物联网应用的了解和信任还很不足,物联网带来的裨益还未充分赢得医疗机构管理者的认可。其次,有些打着物联网解决方案名义,滥用物联网应用旗号的供应商和企业,也在一定程度上影响了各方对物联网应用的正确认识。再次,对信息化所带来价值的评估观念,中外有差异。“以移动护理为例,按照美国机构的测算,系统上线七个月就能收回成本。为什么?因为用了移动护理以后,护理工作量大大减轻了,光是人力资源成本一项就能节省很多资金。更何况,移动护理在减少医疗差错方面效果明显,而由医疗差错引发医疗纠纷所致的经济损失,更是无法预测的。

中科院物联网研究发展中心副主任王汇联认为,医疗行业的高门槛把很多物联网企业阻挡在了医疗行业之外。他以自己单位为例,“虽然中科院在物联网方面有十多年的基础,也在不同阶段做了一些物联网相关的专项,但是仅仅是依靠自身力量,力度还是非常有限。”在医用物联网方面,中科院提出了“低成本健康”的概念,针对社区医疗和社区健康提供低成本的解决方案。在响应“惠及民生、服务基层”的理念下,顺应医疗行业发展趋势,通过创新应用领域降低行业门槛进入难度。

业内人士认为,相关产业是否能够与医疗领域相互配合、实现信息公开,管理部门是否能够打破条块分隔、实现资源共享,此外编码标准的统一、行业监管规则的制定、个人隐私保护等也是我国物联网发展应注意解决的问题。

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