應對人口結構高齡化所帶來(lái)的長(cháng)期照護需求,各國政府紛紛擬定政策,希望利用Wi-Fi、藍牙、3G、GPS及RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),架構起移動(dòng)式醫療網(wǎng)絡(luò );且在遠距照護等議題發(fā)酵下,也帶動(dòng)醫療產(chǎn)業(yè)結合物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入下一個(gè)嶄新的應用階段。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能醫療領(lǐng)域的主要應用技術(shù),主要在于物資管理可視化技術(shù)、醫療信息數字化技術(shù)、醫療過(guò)程數字化技術(shù)三個(gè)方面。
一、醫療器械與藥品的監控管理
借助RFID技術(shù),開(kāi)始廣泛應用在醫療機構物資管理的可視化技術(shù),可以實(shí)現醫療器械與藥品的生產(chǎn)、配送、防偽、追溯,避免公共醫療安全問(wèn)題,且實(shí)現藥品追蹤與設備追蹤,可從科研、生產(chǎn)、流動(dòng)到使用過(guò)程的全方位實(shí)時(shí)監控,有效提升醫療質(zhì)量并降低管理成本。
具體來(lái)說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物資管理領(lǐng)域的應用方向有以下幾個(gè)方面:
1、醫療設備與藥品防偽
卷標依附在產(chǎn)品上的身份標識具有性,難以復制,可以起到查詢(xún)信息和防偽打假的作用,將是假冒偽劣產(chǎn)品一個(gè)非常重要的查處措施。例如,把藥品信息傳送到公共數據庫中,患者或醫院可以將卷標的內容和數據庫中的記錄進(jìn)行核對,方便地識別假冒藥品。
2、全程實(shí)時(shí)監控
藥品從科研、生產(chǎn)、流通到使用整個(gè)過(guò)程中,RFID標簽都可進(jìn)行全方位的監控。特別是出廠(chǎng)的時(shí)候,在產(chǎn)品自行自動(dòng)包裝時(shí),安裝在生產(chǎn)線(xiàn)的讀取器可以自動(dòng)識別每個(gè)藥品的信息,傳輸到數據庫,流通的過(guò)程中可以隨時(shí)記錄中間信息,實(shí)施全線(xiàn)監控。
3、醫療垃圾信息管理
通過(guò)實(shí)現不同醫院、運輸公司的合作,借助RFID技術(shù)建立一個(gè)可追蹤的醫療垃圾追蹤系統,實(shí)現對醫療垃圾運送到處理廠(chǎng)的全程跟蹤,避免醫療垃圾的非法處理。
二、數字化醫院
物聯(lián)網(wǎng)在醫療信息管理等方面具有廣闊的應用前景。目前醫院對醫療信息管理的需求主要集中在以下幾個(gè)方面:身份識別、樣品識別、病案識別。其中,身份識別主要包括病人的身份識別、醫生的身份識別;樣品識別包括藥品識別、醫療器械識別、化驗品識別等;病案識別包括病況識別、體征識別等。
具體應用分為以下幾個(gè)方面:
1、病患信息管理
病人的家族病史、既往病史、各種檢查、治療記錄、藥物過(guò)敏等電子健康檔案,可以為醫生制定治療方案提供幫助;醫生和護士可以做到對病患生命體征、治療化療等實(shí)時(shí)監測信息,杜絕用錯藥、打錯針等現象,自動(dòng)提醒護士進(jìn)行發(fā)藥、巡查等工作。
2、醫療急救管理
在傷員較多、無(wú)法取得家屬聯(lián)系、危重病患等特殊情況下,借助RFID技術(shù)的可靠、高效的信息儲存和檢驗方法,快速實(shí)現病人身份確認,確定其姓名、年齡、血型、緊急聯(lián)系電話(huà)、既往病史、家屬等有關(guān)詳細資料,完成入院登記手續,為急救病患爭取了治療的寶貴時(shí)間。
尤其救護車(chē)中安裝3G視訊設備,病患在運送到醫院的途中,急診室可先了解病患的生理狀況,爭取黃金救援時(shí)機,如果地處偏遠,甚至可采取遠距醫療影像系統進(jìn)行緊急搶救。
3、藥品存儲
將RFID技術(shù)應用在藥品的存儲、使用、檢核流程中,簡(jiǎn)化人工與紙本記錄處理,防止缺貨及方便藥品召回,避免類(lèi)似的藥品名稱(chēng)、劑量與劑型之間發(fā)生混淆,強化藥品管理,確保藥品供給及時(shí)、準備。
4、血液信息管理
將RFID技術(shù)應用到血液管理中,能夠有效避免條形碼容量小的弊端,可以實(shí)現非接觸式識別,減少血液污染,實(shí)現多目標識別,提高數據采集效率。
5、藥品制劑防誤
通過(guò)在取藥、配藥過(guò)程中加入防誤機制,在處方開(kāi)立、調劑、護理給藥、病人用藥、藥效追蹤、藥品庫存管理、藥品供貨商進(jìn)貨、保存期限及保存環(huán)境條件等環(huán)節實(shí)現對藥品制劑的信息化管理,確認病患使用制劑之種類(lèi)、記錄病人使用流向及保存批號等,避免用藥疏失,病患用藥安全。
6、醫療器械與藥品追溯
通過(guò)準確記錄物品和患者身份,包括產(chǎn)品使用環(huán)節的基本信息、不良事件所涉及的特定產(chǎn)品信息、可能發(fā)生同樣質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)品的地區、問(wèn)題產(chǎn)品所涉及的患者、尚未使用的問(wèn)題產(chǎn)品位置等信息,追溯到不良產(chǎn)品及相關(guān)病患,控制所有未投入使用的醫療器械與藥品,為事故處理提供有力支持。
7、信息共享互聯(lián)
通過(guò)醫療信息和記錄的共享互聯(lián),整合并形成一個(gè)發(fā)達的綜合醫療網(wǎng)絡(luò )。一方面經(jīng)過(guò)授權的醫生可以翻查病人的病歷、患史、治療措施和保險明細?;颊咭部梢宰灾鬟x擇或更換醫生、醫院;另一方面支持鄉鎮、小區醫院在信息上與中心醫院實(shí)現無(wú)縫對接,能攻實(shí)時(shí)地獲取專(zhuān)家建議、安排轉診和接受培訓等。
8、新生兒防盜系統
將大型綜合醫院的婦產(chǎn)科或婦兒醫院的母嬰識別管理、嬰兒防盜管理、信道權限相結合,防止外來(lái)人員隨意進(jìn)出。尤其,嬰兒出生后也要給嬰兒佩戴一個(gè)可以標示惟一性身份的“RFID腕帶”,并使嬰兒的信息和母親的信息具有惟一對應性,要確定是不是抱錯了嬰兒,只需對比母嬰的“RFID腕帶”信息就可了,這就避免了嬰兒抱錯事件的發(fā)生。
9、報警系統
通過(guò)對醫院醫療器械與病人的實(shí)時(shí)監控與跟蹤,說(shuō)明病人發(fā)出緊急求救信號,防止病人私自出走,防止貴重器件毀損或被盜,保護溫度敏感藥品和實(shí)驗室樣本。
三、遠程醫療監護
遠程醫療監護,主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構建以患者為中心,基于危急重病患的遠程會(huì )診和持續監護服務(wù)體系。遠程醫療監護技術(shù)的設計初衷是為了減少患者進(jìn)醫院和診所的次數。
根據美國疾病控制中心(CDC)2005年的報告,大約50%的美國人至少患有一種慢性疾病,他們的治療費用占全美2萬(wàn)億醫療支出的3/4以上。除了高額的高科技治療和手術(shù)費用外,醫生的例行檢查、實(shí)驗室檢測和其他監護服務(wù)支出大約有幾十億美元。
隨著(zhù)遠程醫療技術(shù)的進(jìn)步,高精尖傳感器已經(jīng)能夠實(shí)現在患者的體域網(wǎng)(body-area)范圍內實(shí)現有效同信,遠程醫療監護的重點(diǎn)也逐步從改善生活方式轉變?yōu)榧皶r(shí)提供救命信息、交流醫療方案。
實(shí)際應用上,小區居民的有關(guān)健康信息可通過(guò)無(wú)線(xiàn)和視頻方式傳送到后方,建立個(gè)人醫療檔案,提高基層醫療服務(wù)質(zhì)量;允許醫生進(jìn)行虛擬會(huì )診,為基層醫院提供大醫院大專(zhuān)家的智力支持,將優(yōu)質(zhì)醫療資源向基層醫療機構延伸;構建臨床案例的遠程繼續教育服務(wù)體系等,提升基層醫院醫務(wù)人員繼續教育質(zhì)量。
1、RFID助老人獨立生活的應用
阿得雷德大學(xué)計算機科學(xué)家正在領(lǐng)導一個(gè)項目開(kāi)發(fā)新的RFID傳感器系統,說(shuō)明老年人保持獨立生活和安全看護。研究人員采用RFID和傳感器技術(shù),自動(dòng)識別和監測人的活動(dòng);能夠確定個(gè)人的正常例行維護,并在危險來(lái)臨時(shí),及時(shí)地提供幫助,在人口老齡化的時(shí)代具有巨大的潛在價(jià)值。
該系統的投入成本較低,不存在隱私問(wèn)題和密集的監測監控,被監控對象(老年人)也無(wú)須另外穿戴物品。
2、智能輪椅的應用
智能輪椅的任務(wù)是安全、便捷地把用戶(hù)送到目的地,完成既定任務(wù)。在運動(dòng)過(guò)程中,輪椅既需要接受用戶(hù)的指令,又需結合環(huán)境信息啟動(dòng)自身避障、導航等功能模塊,與移動(dòng)機器人不同的是,在使用過(guò)程中,輪椅與用戶(hù)成為一個(gè)協(xié)同工作的系統。
在運動(dòng)過(guò)程中,輪椅既需要接受用戶(hù)的指令,又需結合環(huán)境信息啟動(dòng)自身避障、導航等功能模塊,與移動(dòng)機器人不同的是,在使用過(guò)程中,輪椅與用戶(hù)成為一個(gè)協(xié)同工作的系統。這就要求在設計之初就把人這個(gè)因素納入考慮之中,所以,安全、舒適和容易操作應成為智能輪椅設計中最重要的因素;使用者身體能力的差異決定了智能輪椅需被設計為一個(gè)功能多元化,能滿(mǎn)足多種層次需要的電子系統,而模塊化最能體現系統多功能化的特征,每個(gè)用戶(hù)都能根據其自身殘障類(lèi)型和程度選擇適當的模塊集成,且設計者可以在現有基礎上通過(guò)增添功能模塊,很方便地對輪椅功能進(jìn)行改進(jìn)。
智能輪椅的總功能可以分為以下幾個(gè)子功能:環(huán)境感知及導航功能、控制功能、驅動(dòng)功能和人機交互功能。通過(guò)對智能輪椅的功能分析和模塊劃分,再結合具體的研究?jì)热莺推谕刂颇繕?,本系統主要由傳感器模塊、驅動(dòng)控制模塊和人機交互模塊3部分組成。其中傳感器模塊主要有內部狀態(tài)感知和外部環(huán)境感知兩部分構成,通過(guò)姿態(tài)傳感器確定輪椅自身的位姿信息;通過(guò)編碼器的位移速度和距離獲得自定位信息;視覺(jué)、超聲波和接近開(kāi)關(guān)主要負責持續獲得周?chē)h(huán)境和障礙物的距離信息。驅動(dòng)控制模塊我們采用后輪驅動(dòng)的方式,每一個(gè)后輪配置一個(gè)電動(dòng)機,在控制器的操作下實(shí)現電動(dòng)輪椅的前進(jìn)、后退和轉向。人機交互接口由操作桿和個(gè)人計算機接口數據輸入兩種方式,實(shí)現基本的人機交互功能。
智能輪椅有2個(gè)獨立的驅動(dòng)輪,各自配備一個(gè)電機碼盤(pán)。由2個(gè)電機碼盤(pán)的實(shí)時(shí)檢測數據構成了里程計式的相對定位傳感器,同時(shí)安裝了傾角傳感器和陀螺儀來(lái)測量輪椅在行進(jìn)過(guò)程中的姿態(tài)狀態(tài)。超聲波傳感器和接近開(kāi)關(guān)被用于感知周?chē)h(huán)境信息。為獲取更大范圍內的障礙物信息,本系統配備了8個(gè)紅外傳感器和8個(gè)超聲波傳感器。另外安裝了一個(gè)CCD攝像頭用于判斷前方行進(jìn)路程中的深度信息。
能夠僅僅依靠?jì)蓚€(gè)輪子完成車(chē)體的平衡。這個(gè)顯著(zhù)特征要求它有特殊的結構,基本的設計思想為:保持兩個(gè)輪子分別由獨立的直流電動(dòng)機驅動(dòng),并且在一條軸在線(xiàn),車(chē)體的重心保持在輪軸以上,使用檢測車(chē)體傾斜角度的傳感器實(shí)時(shí)地獲取車(chē)體的姿態(tài)信息,機器人的處理器將傳感器信號進(jìn)行處理,按照一定的控制算法計算出控制量控制電動(dòng)機的轉速和轉向,驅動(dòng)機器人前進(jìn)或后退,完成車(chē)體的平衡。
智能輪椅采用一個(gè)傾角傳感器和一個(gè)陀螺儀的組合構成姿態(tài)傳感器來(lái)檢測車(chē)體平臺的運行姿態(tài)。傾角傳感器用來(lái)測量輪椅偏離豎直方向的角度,陀螺儀用來(lái)測量角速度。
3、移動(dòng)醫療
通過(guò)監測體溫、心跳等一些生命體征,為每個(gè)客戶(hù)建立一個(gè)包括該人體重、膽固醇含量、脂肪含量、蛋白質(zhì)含量等信息的身體狀況,實(shí)時(shí)分析人體健康狀況,并將生理指針資料回饋到小區、護理人或相關(guān)醫療單位,及時(shí)為客戶(hù)提供飲食調整、醫療保健方面的建議,也可以為醫院、研究院提供科研資料。
4、RFID腕帶的應用
在不久的將來(lái),手機將變成每個(gè)人的私人醫生。
大家估計都有親身感受,在醫院排隊掛號是很常見(jiàn)的事情,等待和焦慮是人們臉上最常見(jiàn)的表情,這份苦有時(shí)會(huì )比病痛更加折磨人。病人因為看病難叫苦不迭,而面對每天成千上萬(wàn)的門(mén)診病患,醫院也深感不堪重負。但在不久的將來(lái),這些都會(huì )改變。專(zhuān)家將“住進(jìn)”手機,而手機則變成每個(gè)人的私人醫生,這是昨天中國生物醫學(xué)工程學(xué)會(huì )副理事長(cháng),中國工程院院士俞夢(mèng)孫給人們展望的健康物聯(lián)網(wǎng)的前景。
每個(gè)人生病都想找專(zhuān)家看,但是專(zhuān)家很少,怎么能服務(wù)所有的人呢?可是在未來(lái)這將變成現實(shí)。專(zhuān)家最重要的是經(jīng)驗,而這些經(jīng)驗往往是根據病人生病所得的資料指針累積而來(lái)的,如果能夠把一個(gè)專(zhuān)家經(jīng)驗的數據庫積累起來(lái),當這個(gè)數據庫的參數足夠豐富的時(shí)候,只要病人把自己生病的參數指針輸入進(jìn)來(lái),數據庫就會(huì )自動(dòng)給病人看病,而這個(gè)數據庫最終就是“機器人專(zhuān)家”。
這些生澀的數據庫可能很多市民都不明白,但是舉例說(shuō)明,如果一個(gè)專(zhuān)家專(zhuān)門(mén)看癌癥,那么只要收集足夠多的這個(gè)專(zhuān)家的治療方案,這些治療方案再結合病人的病理指標,也就建立了一個(gè)專(zhuān)家的數據庫模型,例如當有一萬(wàn)個(gè)白血病人的數據庫指針被收集,那么這個(gè)數據庫就有一萬(wàn)種對于白血病治療的解決方案,也就是說(shuō)一個(gè)普通的白血病人,只要把各項化驗參數輸入這個(gè)數據庫中,數據庫就會(huì )自動(dòng)根據以往的專(zhuān)家經(jīng)驗從而產(chǎn)生治療方案,而這個(gè)治療方案就是這個(gè)專(zhuān)家的日常治療經(jīng)驗。這樣的數據庫最終將變成軟件內置到手機里,一旦生病,手機中的軟件將自動(dòng)治療,而如果遇到無(wú)法判斷的情況后,專(zhuān)家將親自出馬通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對病人進(jìn)行治療。屆時(shí)每個(gè)市民的手機都會(huì )是一個(gè)“機器私人醫生”。
5、GPS定位心臟病人的應用
每個(gè)人都要建立自己的健康數據庫。一位心臟病人,如果建立了數字健康檔案,一旦心率出現異常甚至高危,數據會(huì )立即傳回我們的系統,通過(guò)GPS定位,我們可以幫助病人立即撥打120,聯(lián)系最近的醫院進(jìn)行救助。
這是一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)應用,但是以后每個(gè)市民的家中都會(huì )有一個(gè)體檢設備,市民只要把手掌放到這個(gè)設備上,然后設備就會(huì )采集血壓,心跳,脈搏,體溫等多種因素,而未來(lái)甚至一些簡(jiǎn)單的化驗也能在設備上完成,這些數據采集以后將自動(dòng)傳遞到醫院的數據中心,一旦出現情況,醫生會(huì )提示入院進(jìn)一步檢查,或者就近采取救治措施。如果有需要,以后人們的體檢可能是每天進(jìn)行。
6、看病只要“一卡、一腕帶”
每次進(jìn)入地鐵人們都覺(jué)得非常輕松,刷下卡就什么都解決了。
在健康物聯(lián)網(wǎng)中,看病也像坐地鐵一樣,只要一張卡就全部解決了。
在醫療過(guò)程中,患者以身份證作為惟一的合法身份證明在特定的自動(dòng)辦卡機(讀寫(xiě)器)上進(jìn)行掃描,并存入一定數量的備用金,幾秒鐘自動(dòng)辦卡機就會(huì )生成一張“RFID就診卡”(也可使用由專(zhuān)用的醫???,完成掛號?;颊叱挚芍苯拥饺魏我粋€(gè)科室就診,系統自動(dòng)將該患者信息傳輸到相應科室醫生的工作站上,在診療過(guò)程中,醫生開(kāi)具的檢查、用藥、治療信息都將傳輸到相應的部門(mén),患者只要持“RFID就診卡”在相關(guān)部門(mén)的讀寫(xiě)器上掃描一下就可進(jìn)行檢查、取藥、治療了,不再需要因劃價(jià)、交費而往返奔波。就診結束后,可持卡到收費處打印發(fā)票和費用清單。
另外與“RFID就診卡”對應的是住院使用的“RFID腕帶”,其中包括患者姓名、性別、年齡、職業(yè)、掛號時(shí)間、就診時(shí)間、診斷時(shí)間、檢查時(shí)間、費用情況等信息?;颊呱矸菪畔⒌墨@取無(wú)須手工輸入,而且資料可以加密,確保了患者身份信息的惟一來(lái)源,避免手工輸入可能產(chǎn)生的錯誤,同時(shí)加密維護了數據的安全性。此外,腕帶還有定位功能,佩戴腕帶的人再也不能偷偷溜出醫院了。
當有人強制拆除“RFID腕帶”或患者超出醫院規定的范圍時(shí),系統會(huì )進(jìn)行報警;佩戴帶有監控生命體征(呼吸、心跳、血壓、脈搏)的并設定“危急值”的“RFID腕帶”,可24小時(shí)監控生命體征變化,當達到“危急值”時(shí)系統會(huì )立即自動(dòng)報警,從而使醫護人員在時(shí)間進(jìn)行干預。而在醫療過(guò)程中,對患者進(jìn)行的諸如檢驗、攝片、手術(shù)、給藥等工作,均可以通過(guò)“RFID腕帶”確認患者的信息,并記錄各項工作的起始時(shí)間,確保各級各類(lèi)醫護及檢查人員執行醫囑到位,不發(fā)生錯誤,從而對整個(gè)診療過(guò)程實(shí)施全程質(zhì)量控制。
患者可通過(guò)“RFID腕帶”在指定的讀寫(xiě)器上隨時(shí)查閱醫療費用的發(fā)生情況,并可自行打印費用結果,以及醫保政策、規章制度、護理指導、醫療方案、藥品信息等內容,從而提高患者獲取醫療信息的容易度和滿(mǎn)意度。
四、物聯(lián)網(wǎng)在醫療照護應用上的技術(shù)難題
目前物聯(lián)網(wǎng)的醫療照護應用仍有幾個(gè)技術(shù)難題需要解決:
1、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)與大規模網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)移動(dòng)性管理
當監護系統擴展到小區、城市甚至全國時(shí),其網(wǎng)絡(luò )規模巨大,并且監護節點(diǎn)與基站都具有一定的移動(dòng)性。因此,必須設計一種合適的網(wǎng)絡(luò )拓撲管理結構以及節點(diǎn)移動(dòng)性管理方法。
2、數據完整性與數據壓縮
節點(diǎn)有時(shí)需要長(cháng)達24小時(shí)的監測人體參數,所采集到的資料量大,而存儲容量小,常采用壓縮算法來(lái)減少數據的存儲與傳輸量,然而,傳統數據的壓縮算法成本高不適合傳感器節點(diǎn)。另外,壓縮算法不能損壞原始數據,否則會(huì )造成誤診。
3、數據安全性
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)采用自組織方式組成網(wǎng)絡(luò ),容易受到攻擊,此外,病人的信息需要保密。傳感器節點(diǎn)計算能力相當有限,傳統的安全和加密技術(shù)都不適用。因此,必須設計一種適合傳感器節點(diǎn)的加算法。
總之,智能醫療提供多種服務(wù),包括慢性疾病的長(cháng)期治療、預防和及早期檢測三種方向,透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),其發(fā)展到最終將會(huì )是建立一個(gè)連結醫院內部到院外,甚至與病人相鏈接的系統。
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