智能醫(yī)療場景及需求分析v1

1、智能醫(yī)療應(yīng)用場景及需求分析中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所杜加懂摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展以及中國醫(yī)改的推進(jìn)，智能醫(yī)療正日益走近尋常百姓的生活。智能醫(yī)療不但對醫(yī)療信息化起到積極的推動作用，而且還為個人的健康管理提供了有效的手段，智能醫(yī)療目前已成為國家給予重點支持的行業(yè)。關(guān)鍵字：智能醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)Abstract:WiththerapiddevelopmentoftheInternetofThingsandtheChinesemedicalreform,Intelligentmedicalisappliedinlivesofpeople.Intelligentmedicalnotonlyplays

2、apositiveroleinmedicalinformationpromotion,butalsoprovidesaneffectivemeansofpersonalhealthmanagement.IntelligentmedicalhasbecomeapillarindustryofChinawhichwillbesupportedinthefuture.Keywords:IntelligentmedicalInternetofthings1 智能醫(yī)療定義智能醫(yī)療是利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)、通信、計算機以及數(shù)字技術(shù)，實現(xiàn)醫(yī)療信息的智能化采集、轉(zhuǎn)換、存儲、傳輸和后處理，及各項醫(yī)療業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化運作

3、，實現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動，逐步達(dá)到醫(yī)療信息化。智能醫(yī)療不僅僅是數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的簡單集合，是把當(dāng)代計算機技術(shù)、通信及信息處理技術(shù)應(yīng)用于整個醫(yī)療過程的一種新型的現(xiàn)代化醫(yī)療方式。智能醫(yī)療不但能提高醫(yī)院及醫(yī)療人員的工作效率，減少工作中的差錯，還可以通過遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程會診等方式來解決醫(yī)療資源區(qū)域分配不均等問題。2 智能醫(yī)療場景分析現(xiàn)在智能醫(yī)療的應(yīng)用十分廣泛，形式也多種多樣，從應(yīng)用的空間覆蓋范圍以及所使用的無線技術(shù)有所不同可以將智能醫(yī)療的應(yīng)用場景分為院內(nèi)和院外兩大業(yè)務(wù)場景；，二wun附i/a日購J內(nèi)業(yè)務(wù)一：j三、院外業(yè)務(wù)2.1 院內(nèi)業(yè)務(wù)場景院內(nèi)業(yè)務(wù)場景主要實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部信息化，通過

4、無線及有線通信技術(shù)實現(xiàn)對醫(yī)院物品的智能化管理和醫(yī)療流程信息化操作，減少操作誤差，提高工作效率，主要使用zigbes傳感器網(wǎng)絡(luò)、WLAN等無線技術(shù)。從主要的應(yīng)用來看，主要分為以下三類。1）對醫(yī)院資產(chǎn)、藥品等進(jìn)行管理藥品管理智能醫(yī)療在藥品管理方面主要分為藥品分發(fā)、藥房擺藥和藥品監(jiān)控。在藥品分發(fā)方面，護(hù)士首先對患者的腕式標(biāo)簽進(jìn)行掃描，通過無線網(wǎng)絡(luò)，護(hù)士手持設(shè)備可以從后臺服務(wù)器系統(tǒng)直接獲得應(yīng)給患者發(fā)放的藥品信息，在確認(rèn)護(hù)士手持設(shè)備中的個人信息與患者一致后，利用手持設(shè)備先對藥品的條形碼進(jìn)行掃描，然后將藥品發(fā)給患者，同時手持設(shè)備會利用無線網(wǎng)絡(luò)將已分發(fā)信息傳輸給后臺管理中心系統(tǒng)備份。藥房擺藥是指根據(jù)醫(yī)生所開

5、處方中的藥品信息在藥帶上打印的患者信息，利用自動包裝機自動將藥品裝入袋中封閉，從而達(dá)到擺藥的自動化。藥品監(jiān)控是指實現(xiàn)對藥品的全程實時監(jiān)控。藥品從科研、生產(chǎn)、流通到使用整個過程中，利用RFID標(biāo)簽等技術(shù)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。自動擺藥醫(yī)療垃圾管理醫(yī)療垃圾管理是指醫(yī)院借助于RFID等無線技術(shù)建立可追蹤的醫(yī)療垃圾追蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)對醫(yī)院內(nèi)部產(chǎn)生的對人或動物及環(huán)境具有物理、化學(xué)或生物感染性傷害的醫(yī)用廢棄物品和垃圾的運輸、處理等過程的管理。醫(yī)療設(shè)備、器械等管理通過自動識別、無線傳輸技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用相結(jié)合的方式對醫(yī)療設(shè)備的購置、使用、維修、報廢、效益分析等各個方面進(jìn)行全方位、全周期的有效的管理。同時智能醫(yī)療也對醫(yī)療器

6、械進(jìn)行有效的管理，在醫(yī)療器械包打包制作、消毒、存儲、發(fā)放、使用以及回收過程，使用電子標(biāo)簽進(jìn)行唯一標(biāo)識及跟蹤管理。2）實現(xiàn)醫(yī)療辦公信息化移動醫(yī)生工作站移動醫(yī)生工作站通過WLAN等無線手段與醫(yī)院信息系統(tǒng)相連，將病人的信息從醫(yī)生的辦公室?guī)У搅瞬∪舜才?，醫(yī)生可以通過此移動工作站查看患者的電子病歷，清楚了解該患者入院時的病癥、病情危急程度，之前曾經(jīng)做過的相關(guān)治療情況以及最近所做的檢查和相關(guān)治療、用藥等信息，及時幫助醫(yī)生把握病人的病情并做好下一步醫(yī)囑調(diào)方等工作。移動護(hù)士工作站護(hù)士用移動手持終端在病人床旁對病人各項護(hù)理信息進(jìn)行采集和記錄。數(shù)據(jù)自動存貯到后臺數(shù)據(jù)庫，完成各項生命體征的記錄，自動生成趨勢圖。醫(yī)生

7、下達(dá)醫(yī)囑后，信息會自動轉(zhuǎn)移到護(hù)士手持終端上，可現(xiàn)實信息提示，護(hù)士可在院內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)任何區(qū)域利用護(hù)士工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、查詢、查對與執(zhí)行。移動護(hù)士工作站遠(yuǎn)程查房遠(yuǎn)程查房是指通過在病房內(nèi)安裝的高清攝像頭及對病人身體狀況進(jìn)行檢測的傳感器設(shè)備，利用院內(nèi)的無線或有線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對病人的遠(yuǎn)程觀測和查房。遠(yuǎn)程會診遠(yuǎn)程會診利用電子郵件、網(wǎng)站、信件、電話、傳真等現(xiàn)代化通信工具，為患者完成病歷分析、病情診斷，進(jìn)一步確定治療方案的治療方式。遠(yuǎn)程會診可以采用實時和非實時兩種方式，實時遠(yuǎn)程會診是通過視頻系統(tǒng)實現(xiàn)異地患者或醫(yī)生與專家之間的實時咨詢服務(wù)；非實時遠(yuǎn)程會診是指患者或醫(yī)生通過郵件、傳真等方式將病人相關(guān)檢查信息

8、發(fā)送給專家，專家通過分析診斷后反饋相應(yīng)治療建議。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)通過醫(yī)院內(nèi)部的無線及有線通信網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)院的監(jiān)測中心可以從各種患者攜帶的監(jiān)測終端獲取病人的體征數(shù)據(jù)，以達(dá)到對患者的病情進(jìn)行實時監(jiān)測，進(jìn)而及時的調(diào)整治療措施，同時監(jiān)測數(shù)據(jù)也可以通過無線技術(shù)將測量數(shù)據(jù)傳送給患者，使患者對自己的身體狀況能夠及時的了解。3）遠(yuǎn)程教育醫(yī)療示教在醫(yī)療示教中，學(xué)生通過遠(yuǎn)端會議視頻系統(tǒng)或PC,隨時隨地的實時觀看醫(yī)療教學(xué)。而演示者通過佩戴無線IP電話，可以隨時、自由、清晰地與學(xué)生通話，并隨時解答學(xué)生的提問。繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育是指完成基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育和畢業(yè)后醫(yī)學(xué)教育之后進(jìn)行的在職進(jìn)修教育。其目的旨在使在職衛(wèi)生人員不斷學(xué)習(xí)同本專

9、業(yè)有關(guān)的新知識、新技術(shù)，跟上醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展。繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育可以采用現(xiàn)場會議和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播兩種方式，參加者可以利用移動終端進(jìn)行觀看并進(jìn)行互動。2.2 院外業(yè)務(wù)場景院外業(yè)務(wù)主要利用醫(yī)療傳感器等醫(yī)療檢測設(shè)備對患者身體狀況進(jìn)行監(jiān)測，并通過移動網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞到醫(yī)院或醫(yī)生手中，醫(yī)生根據(jù)此監(jiān)測數(shù)據(jù)及時了解患者的身體狀況，指導(dǎo)患者進(jìn)行治療并調(diào)整相應(yīng)的治療方案。醫(yī)院外的醫(yī)療業(yè)務(wù)主要有以下應(yīng)用：1 .家居老人監(jiān)測家居老人監(jiān)測是將老人隨身攜帶的醫(yī)療傳感器采集到的各種數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到醫(yī)院或第三方的應(yīng)用系統(tǒng)，這樣就能及時了解到老人的身體狀況，當(dāng)監(jiān)測到老人身體發(fā)生緊急狀況，如心臟病突發(fā)、老人摔倒等，醫(yī)

10、生可以通過遠(yuǎn)程診療等手段及時開展緊急救助并能及時通知家人。2 .院前急救院前急救是通過在救護(hù)車上加裝無線傳送設(shè)備，將患者的心率、脈搏、血壓、腦電等生命體征數(shù)據(jù)，特別是有效的心電圖、腦電圖實時波形傳送到急救中心，醫(yī)院或急救中心的醫(yī)生可以利用傳送來的醫(yī)療數(shù)據(jù)，及時并準(zhǔn)確的了解患者的病情，節(jié)約與受傷現(xiàn)場醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行患者交接的時間。3,慢性病管理慢性病管理是利用各種體征傳感器對慢性病患者的生命體征情況進(jìn)行監(jiān)測，并通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)及時發(fā)送給醫(yī)院或第三方服務(wù)平臺，這樣可為醫(yī)生的遠(yuǎn)程診療提供支持，同時也可讓患者了解自己的健康狀況，以期獲得及時治療。4 .遠(yuǎn)程術(shù)后康復(fù)跟蹤遠(yuǎn)程術(shù)后康復(fù)跟蹤是指對在

11、家中進(jìn)行術(shù)后康復(fù)的患者進(jìn)行實時的生命體征監(jiān)測，醫(yī)生根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，及時調(diào)整治療方案，并能通過遠(yuǎn)程診斷，遠(yuǎn)程醫(yī)藥服務(wù)等手段給患者提供及時的醫(yī)療服務(wù)，使患者能夠盡快的恢復(fù)健康。5 .個人健康管理個人健康管理是指利用醫(yī)療傳感器監(jiān)測個人的健康狀況，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞到后臺應(yīng)用系統(tǒng)，醫(yī)生和第三方醫(yī)療服務(wù)提供者及個人可以通過這些醫(yī)療數(shù)據(jù)來了解身體的健康狀況，做到疾病的及時發(fā)現(xiàn)，并在醫(yī)生或者第三方醫(yī)療服務(wù)的指導(dǎo)下，進(jìn)行自身的健康管理。3 智能醫(yī)療需求分析3.1 醫(yī)療業(yè)務(wù)特征分析1 .醫(yī)療數(shù)據(jù)具有高敏感性醫(yī)療數(shù)據(jù)中主要包含兩大類信息：患者信息及醫(yī)藥信息。這兩類信息中包含了大量的敏感數(shù)據(jù)和個人隱私信息，需要對其

12、采取有效的保護(hù)手段，以保護(hù)用戶隱私的安全。醫(yī)療數(shù)據(jù)的敏感信息如下：患者信息：包括患者及家屬的個人信息、身份證號、家庭住址、聯(lián)系方式、家族病史、既往病史等；醫(yī)藥信息：包括各種化驗檢查信息、電子處方信息以及相關(guān)管理信息數(shù)據(jù)等；這些醫(yī)療敏感數(shù)據(jù)信息在醫(yī)院的HIS系統(tǒng)、醫(yī)生工作站、護(hù)士工作站、各醫(yī)療科室、移動臨床應(yīng)用和收費處等終端上都會存儲或使用這些數(shù)據(jù)，因此要保障這些敏感數(shù)據(jù)在存儲、傳輸、使用過程中的安全。2 .業(yè)務(wù)種類繁多，信息訪問需控制；現(xiàn)在醫(yī)療業(yè)務(wù)種類繁多，如外科、內(nèi)科、血液科、骨科等，不同的醫(yī)療業(yè)務(wù)需要患者不同的信息，如內(nèi)科，需要患者的血檢信息、尿檢信息等，而骨科則需要用戶的X光片信息等。醫(yī)

13、院內(nèi)部關(guān)于患者的各種信息都上傳并存儲保存在醫(yī)院內(nèi)部系統(tǒng)中，如果不對系統(tǒng)的訪問權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，不同業(yè)務(wù)科的醫(yī)生、護(hù)士或其他醫(yī)院內(nèi)部人員都可以訪問此系統(tǒng)獲取關(guān)于患者的所有信息，如患者個人信息、血檢信息、各種化驗信息、既往病史信息等；會存在患者信息訪問的多樣性、隨機性以及訪問權(quán)限的無差別性，造成患者個人信息以及醫(yī)療相關(guān)信息泄露的風(fēng)險。3 .醫(yī)院電磁環(huán)境復(fù)雜、干擾較多醫(yī)院內(nèi)部有各種先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備，如磁共振成像（MRI）、二維圖像彩色B超儀、全身螺旋CT掃描儀、全自動生化儀、采用電磁波技術(shù)的碎石機、高頻電刀、多功能微波治療儀等，這些設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射使醫(yī)院的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜。同時隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)

14、院正逐步實現(xiàn)無紙化、無膠片化和無線化，隨著無線局域網(wǎng)及Zigbee等無線技術(shù)逐步在醫(yī)院內(nèi)部使用，具面臨的無線技術(shù)之間，以及無線與醫(yī)療設(shè)備之間的相關(guān)干擾問題也逐步提上日程。4 .業(yè)務(wù)監(jiān)測的長期性由于醫(yī)療業(yè)務(wù)的特殊性，許多病人或患者需要進(jìn)行長期的監(jiān)測，才能準(zhǔn)確的確定病情并進(jìn)行相應(yīng)的治療，如2型糖尿病就是一種進(jìn)展性疾病，需要長期控制并不斷的對治療進(jìn)行調(diào)整，這就需要對患者進(jìn)行長期不間斷的血糖監(jiān)測，否則將會導(dǎo)致血糖無法控制，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致各種并發(fā)癥，如重癥監(jiān)測，也需要長時間隨時的了解病人的身體狀況，以便在緊急時刻采取必要的醫(yī)療手段來對病人進(jìn)行相關(guān)的治療。5 .遠(yuǎn)程健康管理等業(yè)務(wù)需長時間隨身攜帶監(jiān)測設(shè)備遠(yuǎn)

15、程健康管理等醫(yī)療業(yè)務(wù)就是借助隨身攜帶的醫(yī)療傳感設(shè)備，對身體的各項指標(biāo)隨時進(jìn)行監(jiān)控檢測，檢測結(jié)果會通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到醫(yī)院或者第三方醫(yī)療服務(wù)提供商，醫(yī)院及第三方醫(yī)療提供商會根據(jù)檢測結(jié)果給予分析、評估、提醒和建議，并建立相應(yīng)的健康檔案。由于有些遠(yuǎn)程醫(yī)療業(yè)務(wù)（如慢性病監(jiān)測）需要長時間采集身體的體征數(shù)據(jù)，因此需要將監(jiān)測設(shè)備長時間隨時攜帶在身上，這時不但要保障監(jiān)測設(shè)備能夠長時間使用也要最大可能的降低監(jiān)測設(shè)備對人體的輻射。6 .醫(yī)療應(yīng)用逐年增多，測量的信息呈增長趨勢隨著智能醫(yī)療發(fā)展以及監(jiān)控終端的大規(guī)模使用，未來的醫(yī)療應(yīng)用數(shù)量以及對人體健康數(shù)據(jù)的測量項目將會越來越多。同時為了準(zhǔn)確的對疾病或監(jiān)控者的身體健康狀態(tài)

16、進(jìn)行監(jiān)測和確認(rèn)，需要對多項體征數(shù)據(jù)進(jìn)行測量以全方面的了解被監(jiān)測者當(dāng)前的身體狀態(tài)。如對心臟病人的監(jiān)測，不但要對病人的心電進(jìn)行測量，還需要對脈搏等其他體征進(jìn)行測量。7 .醫(yī)療終端類型多樣、且數(shù)量巨大隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，一些具有新型特點的醫(yī)療終端被普遍使用，如數(shù)字化輔助醫(yī)療終端，可實現(xiàn)輔助診斷、生物傳感診斷、機器人器械輔助診斷等功能；移動醫(yī)療終端實現(xiàn)了醫(yī)療數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸；家庭、社區(qū)醫(yī)療終端使家庭自我監(jiān)護(hù)和診斷成為了現(xiàn)實。隨著醫(yī)療信息化程度的不斷提高，醫(yī)療終端設(shè)備種類日趨豐富、數(shù)量飛速增長，并向著移動化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、接口開放化的方向快速發(fā)展。8 .多種無線技術(shù)協(xié)同實現(xiàn)醫(yī)療信息采集和傳輸無

17、線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于外科手術(shù)、病房監(jiān)測、家庭護(hù)理等醫(yī)療業(yè)務(wù)中，智能醫(yī)療結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)一步提升了醫(yī)療診斷流程，提高了醫(yī)療服務(wù)效率和服務(wù)質(zhì)量，提升醫(yī)療管理水平。在感知層，通過使用RFID、傳感器等無線設(shè)備可以實現(xiàn)對體征醫(yī)療數(shù)據(jù)的感知和采集，并通過近距離無線通信技術(shù)，如體域網(wǎng)、個域網(wǎng)、局域網(wǎng)等技術(shù)傳遞到網(wǎng)關(guān)設(shè)備，并由其傳遞到后臺服務(wù)系統(tǒng)。在傳輸層，從人體感知或監(jiān)測的人體體征數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞到后臺服務(wù)系統(tǒng)，可以采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)(GSM/cdma2000/WCDAM/LTE等)、局域網(wǎng)WLAN等無線技術(shù)。3.2 醫(yī)療業(yè)務(wù)需求分析1 .醫(yī)療數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸安全性由于醫(yī)療業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中包含病人個

18、人信息、病人檢查信息、既往病史、醫(yī)院內(nèi)部管理信息等敏感數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在采集、傳輸、存儲過程中容易被不法分子非法竊取、破壞甚至是修改，從而造成個人隱私及醫(yī)療數(shù)據(jù)泄露，嚴(yán)重時可能造成誤診，從而威脅患者的生命。因此需要采用相關(guān)的技術(shù)及規(guī)定來加強對醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全。2 .業(yè)務(wù)具有不同QoS需求醫(yī)療業(yè)務(wù)具有多樣性，不同的業(yè)務(wù)對時延、傳輸速率、可靠性及優(yōu)先級等具有不同的要求。如對于嚴(yán)重疾病患者的監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時、可靠上報，而對于個人健康管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性則要求不高；對于院前急救業(yè)務(wù)，則要保證極高的優(yōu)先級，保證業(yè)務(wù)即使在網(wǎng)絡(luò)繁忙的情況下也能正常使用。因此考慮醫(yī)療數(shù)據(jù)的敏感性、精確性以及醫(yī)療業(yè)務(wù)對于時延、可靠性、傳輸速率、優(yōu)先級等不同的要求，需要對醫(yī)療業(yè)務(wù)進(jìn)行QoS分級，并建立醫(yī)療QoS保障機制。3 .降低設(shè)備功耗、延長設(shè)備使用壽命現(xiàn)在有些醫(yī)療業(yè)務(wù)基于長時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)才能做出準(zhǔn)確的診斷，因此需要長時間、實時、不間斷的對人體體征數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，這就需要被監(jiān)測者長時間攜帶醫(yī)療設(shè)備。因此需要降低醫(yī)療設(shè)備的功耗，提高設(shè)備的使用壽命。4 .海量終端標(biāo)識，地址問題隨著智能醫(yī)療的發(fā)展，越來越多的醫(yī)療終端連接到網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)不同醫(yī)療業(yè)務(wù)的要求，需要辨別不同的終端以及實現(xiàn)對終端進(jìn)行訪問，控制，這就需要對終端進(jìn)行標(biāo)識和