构建以物联网技术为基础的智能远程医疗系统

肖 杨 彭 雯 叶 梅

物联网(internet of things，IOT)技术是新时代信息技术，是指物物相连的互联网，是将各种信息传感设备，如射频识别装置、红外感应器、激光扫描器以及全球定位系统等装备与互联网结合起来形成的巨大网络。目前，我国信息化建设仍处于探索阶段，智能远程医疗系统建设成为医疗行业信息化建设的大趋势。然而，临床医疗服务琐碎复杂，患者信息分类、采集、保存及汇总等占据大量时间及物力和人力，传统医疗系统不能对患者信息实时监控，影响临床医疗服务质量[1]。因此，建设智能远程医疗系统，对患者信息实时监控采集，可有效减轻临床医务人员工作压力，推动和促进个性化医疗服务发展。通过对IOT技术构建的智能远程医护、监控和采集等医疗系统研究综述，为智能远程医疗系统构建提供理论依据。

1 智能远程医疗系统现状

1.1 发展现状

智能远程医疗系统是指以计算机技术、遥感、遥测和遥控技术为依托，充分发挥大型医院或专科医疗中心的医疗技术和设备优势，达到远程实时监控的系统。相比西方发达国家，我国智能远程医疗系统发展较晚，但重视度高，发展迅速[2]。我国医疗网络于1997年正式开通，同年9月成立国际医学中国互联网委员会，致力于发展我国远程医疗与医学信息工作[3]。2001年原卫生部与解放军总后勤部启动“军卫二号工程”(全军远程医疗信息网)，为偏远地区官兵提供医疗卫生服务[4]。《卫生事业发展“十二五”规划》指出：发展面向农村及边远地区的远程诊疗系统，提高基层尤其是边远地区的医疗卫生服务水平和公平性[5]。

近年来，随着国家对智能远程医疗系统的大力推广，智能远程医疗系统构建取得良好效果，“互联网+医疗”的时代背景以及国家的大力扶持，智能远程医疗系统已成为市场发展的主流，但仍然存在诸多问题：①未建立完善的规范及标准体系；②缺乏相关健全的法律法规；③建设力度不足，未形成完善的基础环境；④部分功能未使用，推广深度不足；⑤存在信息孤岛，共享信息程度不高，影响智能远程医疗系统使用效率等。

1.2 发展趋势

随着社会经济的发展，人们对医疗服务的要求显著提高，智能远程医疗系统是医疗机构未来发展的主要方向[6]：①功能需求扩大，个人健康档案、远程咨询及远程监护等将成为重点发展对象；②自动化及智能化的发展；③个性化需求的必然性；④便携、轻便的终端设备；⑤立体化、全方面发展。此外，智能远程医疗系统的发展，将成为未来抗击、预防天灾和人祸的重要方法与手段，同时对改善边远地区家庭、农村医疗服务水平与质量意义重大。

2 智能远程医疗系统特点

2.1 全方位分析

智能远程医疗系统通过先进技术计算，将数据进行汇总和分析，继而处理复杂的数据，可针对医院跨部门、跨科室的海量数据进行分析与整合，将特定知识运用于特殊场景、行业和事件中，获取最好的行动方案或解决措施[7]。智能化指对收集的数据进行深入分析，获得更全面、完整和新颖的信息，快速、有效解决特定问题。

2.2 跨区域互联

智能远程医疗系统通过通信网络技术，将个人电子设备、医院各类传感器及医疗仪器等系统储存和收集的信息有效连接，实现信息资源共享和交互，实施监控业务状况及医疗环境，利于相关人员对医疗现状全角度、全方位分析，有效解决实时发现的问题[8]。有助于实现跨区域、跨医院的远程诊疗和学习，可推动新兴医疗业务的运作。

2.3 随时随地感知

实现随时随地的信息传递、捕获、测量与感知，感知敏感药物储存温度及位置、感知医院内部服务环节患者排队时间和人数，感知患者血压和心跳等生理指标等。确保任何信息被快速分析、获取，利于医务人员制定对应规划或应对措施。

3 智能远程医疗系统构架

根据IOT与面向服务的架构(service-oriented architecture，SOA)系统为技术基础，将智能远程医疗系统分为应用层、处理层、网络层和感知层4层架构。

3.1 应用层

运用ASP.NET语言实现数据动态显示，根据相应权限，客户可登陆系统查询和访问；医务人员可通过系统对患者相关参数进行查看，并实施诊疗；异地专家可通过应用层进行远程会诊与治疗[9]。智能远程医疗系统应用层如图1所示。

3.2 网络层

主要通过通用分组无线服务(general packet radio service，GPRS)模块无线传输技术，将处理完成的信息传输至服务器，并接受上位机的控制信息。可在每个护士站建立服务器，通过云计算技术对大量数据进行查询、分析、挖掘和储存等，促进医疗服务事业化和智慧医疗的发展[10]。智能远程医疗系统网络层如图2所示。

3.3 处理层

将传感器采集到的数据进行处理，将处理后的信息传输至数据库进行保存，同时控制传感器工作；PSoC数据处理平台具有多种优势，如不需外部电路和微控制器，各类参数可自行设定选择，有助于提高其工作效率，降低成本[11]。智能远程医疗系统处理层如图3所示。

3.4 感知层

主要负责对患者病变部位生理参数、信息进行采集，并将采集信息进行汇总，上传至处理器，完成相应任务。主要包括信息采集、传输和规范分析等[11]。智能远程医疗系统感知层如图4所示。

图3 智能远程医疗系统处理层框图

图4 智能远程医疗系统感知层框图

4 智能远程医疗系统应用

4.1 多样化医疗管理

智能远程医疗系统的应用，要求管理者具备更加敏捷的应急能力和更高的综合素质，且管理内容与范围更加多变与复杂，管理方法更多样，以满足远程系统协同作业、控制及数据采集等方面的需求[12]。

4.2 远程医疗

智能远程医疗系统可在系统数据库中将采集到的数据进行智能匹配，并根据匹配结果选择最佳的医疗解决方案，可提示医务人员相关注意事项，选择最佳的医疗措施。医疗人员进行远程会诊，智能远程医疗系统可根据临床情况，推荐相应医疗方案，并详细记录专家会诊解决方法，并自动完善[13]。

4.3 协同作业

智能远程医疗系统可实现智能协同，提高智能化、自动化及信息化水平，提高医院内部协同作业能力和医院与外部之间的作业能力，降低出错率，提升医院工作效率与响应速度，提高医疗质量与核心竞争力[14]。

4.4 远程监控

基于IOT技术的智能远程医疗系统，可全天候、全方位对患者进行智能监控，实时采集患者相关数据，可及时发现患者病情变化或异常情况，并发出警报。智能远程医疗系统通过便携终端进行监控，并不对患者活动进行约束，提高患者医疗服务体验；若患者离开监测范围可第一时间记录，将相关数据信息传送给监护人、护士或医生，并提醒报警，便于第一时间采取有效措施，减少意外事故发生[15]。

4.5 远程采集

智能远程医疗系统的投入使用，使医疗机构患者数据、材料及医疗设备的采集更准确、快捷和方便。基于IOT的远程智能监控技术，可及时采集、保存远程产生的所有图片、文字和影像等数据资料，可对医生医疗行为进行远程采集和保存[15]。对患者治疗前后机体数据指标、生理反应进行智能分析与对比；患者、医务人员均可对所有数据进行远程查看，实现医疗智能化与可视化。

5 智能远程医疗系统应用分析

5.1 支撑因素

(1)商业模式创新。IOT产业链包括最终用户、网络运营、软件开发和终端制造等，各环节消耗资金大，产业链结构复杂，存在较高风险，尚未形成完整的商业模式[16]。基于IOT的智能远程医疗系统同样处于初期阶段，相关技术尚未成熟，直接影响未来发展速度与发展潜力，需要探索与创新。

(2)技术标准与基础设施完善。完善的基础设施是智能远程医疗系统发展的基本需求，拥有统一的技术标准是基础设施建设的先决条件。由于医疗资源存在巨大差异性，智能远程医疗系统建立需同时满足不同系统构架环境下的异构数据访问集成中间件，进而实现将各类型数据统一接入，并将非标准、分散的数据转换为标准的分布式数据，实现准时、准确的读取各环节数据[17]。

(3)基于IOT的智能远程医疗系统发展与国家支持。IOT技术的发展受国家支持力度影响，社会经济与政策的倾向，对IOT技术产业化及科研成果转化均有巨大影响。国家政策的支持是IOT智能远程医疗系统建设的关键，医疗机构服务于大众群体，与民生密切关联，属于特殊性行业，因而获得国家更多的重视与支持[18]。应加大对IOT智能远程医疗系统推广、生产及研发，实现实时监控，形成医疗资源间的物物相连，实现医疗信息的整合与共享，形成IOT的大数据时代[19-20]。

(4)云计算及大数据等技术的应用与熟练程度。IOT智能远程医疗系统可产生大量、有价值、高速及多样性的数据信息，随之而来的大数据时代应运而生。深入挖掘、分析海量的数据信息，云计算是最佳选择，其通过大量分布式计算机特点进行计算，进而实现按需服务。因此，IOT智能远程医疗系统的建立关键在于云计算、大数据技术的应用程度与熟练程度[21]。

5.2 未来应用范畴

随着科技发展与新医改的大力推行，基于IOT技术的智能远程医疗系统具有广阔的应用范畴，按应用人群包括：①远程会诊；②需要实时监控的特殊人群；③意识不清或患有老年痴呆者；④患有慢性高危疾病者，如高血压、糖尿病及心脏病等；⑤产妇或妊娠期妇女、新生儿等。按场景可包括灾害救治、职业监控、医疗机构及监听保健康复等。其更多的应用范围与方法，需进一步开发与拓展[22]。

6 展望

基于IOT的智能远程医疗系统是未来发展的重要方向，是结合信息空间与物理空间，将人们生活环境信息化、网络化。我国医疗资源分布极其不均，大城市优秀医疗资源众多，而中小型城市资源甚少，导致患者纷纷前往大城市医院就医，造成医院拥挤不堪，智能远程医疗系统使优秀医疗资源下沉，基层患者也能在当地享受大城市医院的优秀医疗资源[23]。因此，借鉴先进的网络与科学技术，将信息技术(information technology，IT)与医疗技术结合，建立智能远程医疗系统，必将使医院业务流程优化，提高其资源利用率与工作效率，推动医院信息化建设，促进医院间的学术交流，提高医生技术能力，提升医院医疗水平。