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隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)學已離不開信息技術，逐步從信息互動、存儲、傳輸?shù)然A功能走向深度融合，在臨床護理、疾病診斷、智能手術等領域發(fā)揮越來越多的作用。物聯(lián)網(wǎng)技術作為信息技術的一項前沿技術，將其融入醫(yī)學，可以實現(xiàn)遠程體檢、遠程醫(yī)療醫(yī)護、醫(yī)院智能管理等多項功能，尤其可以促進“4P”醫(yī)學，即預防性、預測性、個體化和參與性醫(yī)學的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療領域的應用

01人體物聯(lián)網(wǎng)

可穿戴傳感器設備是人體物聯(lián)網(wǎng)的基礎，其實際上是一類便攜式傳感器節(jié)點，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)點組件結構如圖 1 所示，傳感器節(jié)點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)終端進行處理，其中最關鍵的即為傳感器部分。目前的傳感器節(jié)點可以監(jiān)測腦電、心電、呼吸頻率、 姿態(tài)、體溫以及運動加速度等。在已有研究中還融入了泛在物聯(lián)網(wǎng)的概念，除可穿戴微機電節(jié)點外，把一些較為復雜的醫(yī)療儀器設備，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)點端。

圖1 傳感器節(jié)點組件結構

將分散的可穿戴設備自組成網(wǎng)，即構成了人體傳感器網(wǎng)絡，也稱為人體物聯(lián)網(wǎng)，這些設備節(jié)點常通過星型拓撲聯(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)點將信息發(fā)送給匯聚節(jié)點，然后由匯聚節(jié)點將信息發(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，匯聚節(jié)點相當于一個中繼路由節(jié)點，作為互聯(lián)網(wǎng)的終端機可以將人體物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送到遠程終端。當然，人體物聯(lián)網(wǎng)是一個微機電系統(tǒng)，對于非微機電系統(tǒng)，例如一些大中型醫(yī)療設備可 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之一，由于其高效性、準確性、靈活性、智能性等優(yōu)勢，已在新型智慧醫(yī)院中得到廣泛應用，同時也成為智慧醫(yī)院評價體系中的重要考核指標。做好物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在智慧醫(yī)院中的設計與應用、響應國家政策、建設完善的智慧服務信息系統(tǒng)，在智慧醫(yī)療、智慧護理、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)技術優(yōu)勢，使之成為改善患者就醫(yī)體驗、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(即物聯(lián)網(wǎng)基礎平臺)的搭建，需要解決的核心問題就是通過系統(tǒng)頂層架構設計與建設，將通訊標準不統(tǒng)一、工作頻譜不統(tǒng)一的末端設備及設施進行互聯(lián)互通，構建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)運營平臺，實現(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)架構有3種解決方案，下文將對3種方案及其優(yōu)缺點進行簡單的介紹與分析，以便設計過程中可以更有針對性的選擇合適的系統(tǒng)架構。

（1）基于專用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的解決方案

通過單獨建設一套超寬頻室內(nèi)信號分布系統(tǒng)，同時覆蓋多種智慧醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)應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)點是簡化了網(wǎng)絡系統(tǒng)架構，避免了各種應用系統(tǒng)的重復建設，降低了整體運營成本和維護成本，同時采用專用的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡，可保證網(wǎng)絡的安全性。但由于需要單獨設置一套專用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡，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)絡搭建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其優(yōu)點是布線方式簡單、系統(tǒng)接入靈活、建設成本低; 但由于很多物聯(lián)網(wǎng)應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)應用的頻段種類繁多，因此需要在無 Wi-Fi 網(wǎng)絡區(qū)域增加獨立的物聯(lián)網(wǎng)基站，同時要求無線AP具備多個IoT擴展槽以實現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)應用。因此，該方案物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)同時利用了院區(qū)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)Wi-Fi網(wǎng)絡，減少了布線成本的同時，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，增加管理和維護成本。

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

通過升級傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將部分攝像機調(diào)整為物聯(lián)網(wǎng)攝像機，結合微基站、定位器等設備，在滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)運行的同時，實現(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)點是可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的全程可視化，且網(wǎng)絡相對獨立、安全性較高，由于需要采用專門的物聯(lián)網(wǎng)攝像機，因此對攝像機的選擇具有一定的約束性，且在物聯(lián)網(wǎng)攝像機無法覆蓋的區(qū)域，需要增設微基站(如病房內(nèi))。

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

1. 網(wǎng)絡問題

目前我們的5G還沒有完全普及，而4G網(wǎng)絡相較于3G通信技術來說傳輸速率更快，圖像的像素更高，也接入了衛(wèi)星通信、有靈活的通訊方式、較強的網(wǎng)絡智能化、高質(zhì)量的多媒體通訊等但是在4G時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，這就導致醫(yī)學可穿戴設備在人體移動過程中的檢測會因為環(huán)境的轉(zhuǎn)換而存在誤差，甚至于偏遠地區(qū)由于基站覆蓋率 不高，導致無信號不能使用，這就讓利用醫(yī)學可穿戴設備實現(xiàn)共享醫(yī)療資源、“精準醫(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：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識別技術等操作對物體進行全面的信息收集，再通過網(wǎng)絡實時上傳至客戶端，利用云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘技術進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，在利用傳感器等設備進行大量原始數(shù)據(jù)收集時不可避免的使用Wi-Fi進行傳輸，這存在信息可能被截獲的風險，同時在傳感系統(tǒng)中也存在破壞節(jié)點盜取信息的風險。即使數(shù)據(jù)安全的到達處理層，也可能會 遭遇攻擊和惡意篡改指令，抑或者端點太多、數(shù)據(jù)太多，操作指令不及時，設備在網(wǎng)絡中不慎遺失等問題。

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，但在具體落實過程中，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)療機構的信息共享，對病人的相關信息進行統(tǒng)一管理是當前智慧醫(yī)院建設的重點。但事實上，由于信息無法真正實現(xiàn)互通互聯(lián)，使得成為醫(yī)院科學部門和管理部門的難點。