智能醫療

物聯網技術在智能醫療的應用

2025China.cn   2018年01月16日

  應對人口結構高齡化所帶來的長期照護需求,各國政府紛紛擬定政策,希望利用Wi-Fi、藍牙、3G、GPS及RFID等無線技術,架構起移動式醫療網絡;且在遠距照護等議題發酵下,也帶動醫療產業結合物聯網進入下一個嶄新的應用階段。

  物聯網技術在智能醫療領域的主要應用

  物聯網技術在智能醫療領域的主要應用技術,主要在于物資管理可視化技術、醫療信息數字化技術、醫療過程數字化技術三個方面。

  醫療器械與藥品的監控管理

  借助RFID技術,開始廣泛應用在醫療機構物資管理的可視化技術,可以實現醫療器械與藥品的生產、配送、防偽、追溯,避免公共醫療安全問題,且實現藥品追蹤與設備追蹤,可從科研、生產、流動到使用過程的全方位實時監控,有效提升醫療質量并降低管理成本。

  根據世界衛生組織的報導,全球假藥比例已經超過10%,銷售額超過320億元。中國藥學會有關數據顯示,我們每年至少有20萬人死于用錯藥與用藥不當,有11%~26%的不合格用藥人數。以及10%左右的用藥失誤病例。因此,RFID技術在對藥品與設備進行跟蹤監測、整頓規范醫藥用品市場中起到重要作用。

  具體來說,物聯網技術在物資管理領域的應用方向有以下幾個方面:

  ? 醫療設備與藥品防偽

  卷標依附在產品上的身份標識具有唯一性,難以復制,可以起到查詢信息和防偽打假的作用,將是假冒偽劣產品一個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行核對,方便地識別假冒藥品。

  ? 全程實時監控

  藥品從科研、生產、流通到使用整個過程中,RFID標簽都可進行全方位的監控。特別是出廠的時候,在產品自行自動包裝時,安裝在生產線的讀取器可以自動識別每個藥品的信息,傳輸到數據庫,流通的過程中可以隨時記錄中間信息,實施全線監控。

  ? 醫療垃圾信息管理

  通過實現不同醫院、運輸公司的合作,借助RFID技術建立一個可追蹤的醫療垃圾追蹤系統,實現對醫療垃圾運送到處理廠的全程跟蹤,避免醫療垃圾的非法處理。

  數字化醫院

  物聯網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方面:

  ? 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、治療化療等實時監測信息,杜絕用錯藥、打錯針等現象,自動提醒護士進行發藥、巡查等工作。

  ? 醫療急救管理

  在傷員較多、無法取得家屬聯系、危重病患等特殊情況下,借助RFID技術的可靠、高效的信息儲存和檢驗方法,快速實現病人身份確認,確定其姓名、年齡、血型、緊急聯系電話、既往病史、家屬等有關詳細資料,完成入院登記手續,為急救病患爭取了治療的寶貴時間。

  尤其救護車中安裝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,爭取黃金救援時機,如果地處偏遠,甚至可采取遠距醫療影像系統進行緊急搶救。

  ? 藥品存儲

  將RFID技術應用在藥品的存儲、使用、檢核流程中,簡化人工與紙本記錄處理,防止缺貨及方便藥品召回,避免類似的藥品名稱、劑量與劑型之間發生混淆,強化藥品管理,確保藥品供給及時、準備。

  ? 血液信息管理

  將RFID技術應用到血液管理中,能夠有效避免條形碼容量小的弊端,可以實現非接觸式識別,減少血液污染,實現多目標識別,提高數據采集效率。

  ? 藥品制劑防誤

  通過在取藥、配藥過程中加入防誤機制,在處方開立、調劑、護理給藥、病人用藥、藥效追蹤、藥品庫存管理、藥品供貨商進貨、保存期限及保存環境條件等環節實現對藥品制劑的信息化管理,確認病患使用制劑之種類、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。

  ? 醫療器械與藥品追溯

  通過準確記錄物品和患者身份,包括產品使用環節的基本信息、不良事件所涉及的特定產品信息、可能發生同樣質量問題產品的地區、問題產品所涉及的患者、尚未使用的問題產品位置等信息,追溯到不良產品及相關病患,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。

  ? 信息共享互聯

  通過醫療信息和記錄的共享互聯,整合并形成一個發達的綜合醫療網絡。一方面經過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。患者也可以自主選擇或更換醫生、醫院;另一方面支持鄉鎮、小區醫院在信息上與中心醫院實現無縫對接,能攻實時地獲取專家建議、安排轉診和接受培訓等。

  ? 新生兒防盜系統

  將大型綜合醫院的婦產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,防止外來人員隨意進出。尤其,嬰兒出生后也要給嬰兒佩戴一個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生。

  ? 報警系統

  通過對醫院醫療器械與病人的實時監控與跟蹤,說明病人發出緊急求救信號,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驗室樣本。

  遠程醫療監護

  遠程醫療監護,主要是利用物聯網技術,構建以患者為中心,基于危急重病患的遠程會診和持續監護服務體系。遠程醫療監護技術的設計初衷是為了減少患者進醫院和診所的次數。

  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2萬億醫療支出的3/4以上。除了高額的高科技治療和手術費用外,醫生的例行檢查、實驗室檢測和其他監護服務支出大約有幾十億美元。

  隨著遠程醫療技術的進步,高精尖傳感器已經能夠實現在患者的體域網(body-area)范圍內實現有效同信,遠程醫療監護的重點也逐步從改善生活方式轉變為及時提供救命信息、交流醫療方案。

  實際應用上,小區居民的有關健康信息可通過無線和視頻方式傳送到后方,建立個人醫療檔案,提高基層醫療服務質量;允許醫生進行虛擬會診,為基層醫院提供大醫院大專家的智力支持,將優質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體系等,提升基層醫院醫務人員繼續教育質量。

  1、RFID助老人獨立生活的應用

  阿得雷德大學計算機科學家正在領導一個項目開發新的RFID傳感器系統,說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,自動識別和監測人的活動;能夠確定個人的正常例行維護,并在危險來臨時,及時地提供幫助,在人口老齡化的時代具有巨大的潛在價值。

  該系統的投入成本較低,不存在隱私問題和密集的監測監控,被監控對象(老年人)也無須另外穿戴物品。

  2、智能輪椅的應用

  智能輪椅的任務是安全、便捷地把用戶送到目的地,完成既定任務。在運動過程中,輪椅既需要接受用戶的指令,又需結合環境信息啟動自身避障、導航等功能模塊,與移動機器人不同的是,在使用過程中,輪椅與用戶成為一個協同工作的系統。

  在運動過程中,輪椅既需要接受用戶的指令,又需結合環境信息啟動自身避障、導航等功能模塊,與移動機器人不同的是,在使用過程中,輪椅與用戶成為一個協同工作的系統。這就要求在設計之初就把人這個因素納入考慮之中,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功能多元化,能滿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,每個用戶都能根據其自身殘障類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增添功能模塊,很方便地對輪椅功能進行改進。

  智能輪椅的總功能可以分為以下幾個子功能:環境感知及導航功能、控制功能、驅動功能和人機交互功能。通過對智能輪椅的功能分析和模塊劃分,再結合具體的研究內容和期望控制目標,本系統主要由傳感器模塊、驅動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感知和外部環境感知兩部分構成,通過姿態傳感器確定輪椅自身的位姿信息;通過編碼器的位移速度和距離獲得自定位信息;視覺、超聲波和接近開關主要負責持續獲得周圍環境和障礙物的距離信息。驅動控制模塊我們采用后輪驅動的方式,每一個后輪配置一個電動機,在控制器的操作下實現電動輪椅的前進、后退和轉向。人機交互接口由操作桿和個人計算機接口數據輸入兩種方式,實現基本的人機交互功能。

  智能輪椅有2個獨立的驅動輪,各自配備一個電機碼盤。由2個電機碼盤的實時檢測數據構成了里程計式的相對定位傳感器,同時安裝了傾角傳感器和陀螺儀來測量輪椅在行進過程中的姿態狀態。超聲波傳感器和接近開關被用于感知周圍環境信息。為獲取更大范圍內的障礙物信息,本系統配備了8個紅外傳感器和8個超聲波傳感器。另外安裝了一個CCD攝像頭用于判斷前方行進路程中的深度信息。

  能夠僅僅依靠兩個輪子完成車體的平衡。這個顯著特征要求它有特殊的結構,基本的設計思想為:保持兩個輪子分別由獨立的直流電動機驅動,并且在一條軸在線,車體的重心保持在輪軸以上,使用檢測車體傾斜角度的傳感器實時地獲取車體的姿態信息,機器人的處理器將傳感器信號進行處理,按照一定的控制算法計算出控制量控制電動機的轉速和轉向,驅動機器人前進或后退,完成車體的平衡。

  智能輪椅采用一個傾角傳感器和一個陀螺儀的組合構成姿態傳感器來檢測車體平臺的運行姿態。傾角傳感器用來測量輪椅偏離豎直方向的角度,陀螺儀用來測量角速度。

  3、移動醫療

  通過監測體溫、心跳等一些生命體征,為每個客戶建立一個包括該人體重、膽固醇含量、脂肪含量、蛋白質含量等信息的身體狀況,實時分析人體健康狀況,并將生理指針資料回饋到小區、護理人或相關醫療單位,及時為客戶提供飲食調整、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,手機將變成每個人的私人醫生。

  大家估計都有親身感受,在醫院排隊掛號是很常見的事情,等待和焦慮是人們臉上最常見的表情,這份苦有時會比病痛更加折磨人。病人因為看病難叫苦不迭,而面對每天成千上萬的門診病患,醫院也深感不堪重負。但在不久的將來,這些都會改變。專家將“住進”手機,而手機則變成每個人的私人醫生,這是昨天中國生物醫學工程學會副理事長,中國工程院院士俞夢孫給人們展望的健康物聯網的前景。

  每個人生病都想找專家看,但是專家很少,怎么能服務所有的人呢?可是在未來這將變成現實。專家最重要的是經驗,而這些經驗往往是根據病人生病所得的資料指針累積而來的,如果能夠把一個專家經驗的數據庫積累起來,當這個數據庫的參數足夠豐富的時候,只要病人把自己生病的參數指針輸入進來,數據庫就會自動給病人看病,而這個數據庫最終就是“機器人專家”。

  這些生澀的數據庫可能很多市民都不明白,但是舉例說明,如果一個專家專門看癌癥,那么只要收集足夠多的這個專家的治療方案,這些治療方案再結合病人的病理指標,也就建立了一個專家的數據庫模型,例如當有一萬個白血病人的數據庫指針被收集,那么這個數據庫就有一萬種對于白血病治療的解決方案,也就是說一個普通的白血病人,只要把各項化驗參數輸入這個數據庫中,數據庫就會自動根據以往的專家經驗從而產生治療方案,而這個治療方案就是這個專家的日常治療經驗。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治療,而如果遇到無法判斷的情況后,專家將親自出馬通過互聯網對病人進行治療。屆時每個市民的手機都會是一個“機器私人醫生”。

  5、GPS定位心臟病人的應用

  每個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,數據會立即傳回我們的系統,通過GPS定位,我們可以幫助病人立即撥打120,聯系最近的醫院進行救助。

  這是一個簡單的物聯網應用,但是以后每個市民的家中都會有一個體檢設備,市民只要把手掌放到這個設備上,然后設備就會采集血壓,心跳,脈搏,體溫等多種因素,而未來甚至一些簡單的化驗也能在設備上完成,這些數據采集以后將自動傳遞到醫院的數據中心,一旦出現情況,醫生會提示入院進一步檢查,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行。

  6、看病只要“一卡、一腕帶”

  每次進入地鐵人們都覺得非常輕松,刷下卡就什么都解決了。

  在健康物聯網中,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辦卡機(讀寫器)上進行掃描,并存入一定數量的備用金,幾秒鐘自動辦卡機就會生成一張“RFID就診卡”(也可使用由專用的醫保卡),完成掛號。患者持卡可直接到任何一個科室就診,系統自動將該患者信息傳輸到相應科室醫生的工作站上,在診療過程中,醫生開具的檢查、用藥、治療信息都將傳輸到相應的部門,患者只要持“RFID就診卡”在相關部門的讀寫器上掃描一下就可進行檢查、取藥、治療了,不再需要因劃價、交費而往返奔波。就診結束后,可持卡到收費處打印發票和費用清單。

  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、掛號時間、就診時間、診斷時間、檢查時間、費用情況等信息。患者身份信息的獲取無須手工輸入,而且資料可以加密,確保了患者身份信息的惟一來源,避免手工輸入可能產生的錯誤,同時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,系統會進行報警;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小時監控生命體征變化,當達到“危急值”時系統會立即自動報警,從而使醫護人員在第一時間進行干預。而在醫療過程中,對患者進行的諸如檢驗、攝片、手術、給藥等工作,均可以通過“RFID腕帶”確認患者的信息,并記錄各項工作的起始時間,確保各級各類醫護及檢查人員執行醫囑到位,不發生錯誤,從而對整個診療過程實施全程質量控制。

  患者可通過“RFID腕帶”在指定的讀寫器上隨時查閱醫療費用的發生情況,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意度。

  物聯網在醫療照護應用上的技術難題

  目前物聯網的醫療照護應用仍有幾個技術難題需要解決:

  動態組網與大規模網絡中節點移動性管理

  當監護系統擴展到小區、城市甚至全國時,其網絡規模巨大,并且監護節點與基站都具有一定的移動性。因此,必須設計一種合適的網絡拓撲管理結構以及節點移動性管理方法。

  數據完整性與數據壓縮

  節點有時需要長達24小時的監測人體參數,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。另外,壓縮算法不能損壞原始數據,否則會造成誤診。

  數據安全性

  無線傳感器網絡節點采用自組織方式組成網絡,容易受到攻擊,此外,病人的信息需要保密。傳感器節點計算能力相當有限,傳統的安全和加密技術都不適用。因此,必須設計一種適合傳感器節點的加算法。

  總之,智能醫療提供多種服務,包括慢性疾病的長期治療、預防和及早期檢測三種方向,透過物聯網技術,其發展到最終將會是建立一個連結醫院內部到院外,甚至與病人相鏈接的系統。

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