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物聯網技術在智能醫療領域的(de)主要應用


随着人類高(gāo)齡化所帶來的(de)長(cháng)期照護需求,物聯網技術如(rú)WIFI、GPS、RFID等無線技術是醫療領域的(de)主要應用技術,架構起移動式網絡,帶動物聯網醫療産業發展的(de)新階段,其主要在于物資管理(lǐ)可(kě)視(shì)化技術、醫療信息數字化技術、醫療過程數字化技術這幾個方面。

醫療器械與藥品的(de)監控管理(lǐ)

借助RFID技術,開始廣泛應用在醫療機(jī)構物資管理(lǐ)的(de)可(kě)視(shì)化技術,可(kě)以實現醫療器械與藥品的(de)生産、配送、防僞、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(kě)從科(kē)研、生産、流動到使用過程的(de)全方位實時監控,有(yǒu)效提升醫療質量并降低(dī)管理(lǐ)成本。

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

具體來說,物聯網技術在物資管理(lǐ)領域的(de)應用方向有(yǒu)以下幾個方面:

• 醫療設備與藥品防僞

卷标依附在産品上的(de)身份标識具有(yǒu)唯一(yī)性,難以複制,可(kě)以起到查詢信息和(hé)防僞打假的(de)作用,将是假冒僞劣産品一(yī)個非常重要的(de)查處措施。例如(rú),把藥品信息傳送到公共數據庫中,患者或醫院可(kě)以将卷标的(de)內(nèi)容和(hé)數據庫中的(de)記錄進行(xíng)核對,方便地(dì)識别假冒藥品。

• 全程實時監控

藥品從科(kē)研、生産、流通到使用整個過程中,RFID标簽都可(kě)進行(xíng)全方位的(de)監控。特别是出廠的(de)時候,在産品自(zì)行(xíng)自(zì)動包裝時,安裝在生産線的(de)讀取器可(kě)以自(zì)動識别每個藥品的(de)信息,傳輸到數據庫,流通的(de)過程中可(kě)以随時記錄中間信息,實施全線監控。

• 醫療垃圾信息管理(lǐ)

通過實現不同醫院、運輸公司的(de)合作,借助RFID技術建立一(yī)個可(kě)追蹤的(de)醫療垃圾追蹤系統,實現對醫療垃圾運送到處理(lǐ)廠的(de)全程跟蹤,避免醫療垃圾的(de)非法處理(lǐ)。

數字化醫院

物聯網在醫療信息管理(lǐ)等方面具有(yǒu)廣闊的(de)應用前景。目前醫院對醫療信息管理(lǐ)的(de)需求主要集中在以下幾個方面:身份識别、樣品識别、病案識别。其中,身份識别主要包括病人的(de)身份識别、醫生的(de)身份識别;樣品識别包括藥品識别、醫療器械識别、化驗品識别等;病案識别包括病況識别、體征識别等。具體應用分為(wèi)以下幾個方面:

• 病患信息管理(lǐ)

病人的(de)家族病史、既往病史、各種檢查、治療記錄、藥物過敏等電子(zǐ)健康檔案,可(kě)以為(wèi)醫生制定治療方案提供幫助;醫生和(hé)護士可(kě)以做(zuò)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(zì)動提醒護士進行(xíng)發藥、巡查等工作。

• 醫療急救管理(lǐ)

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(de)可(kě)靠、高(gāo)效的(de)信息儲存和(hé)檢驗方法,快速實現病人身份确認,确定其姓名、年(nián)齡、血型、緊急聯系電話、既往病史、家屬等有(yǒu)關詳細資料,完成入院登記手續,為(wèi)急救病患争取了治療的(de)寶貴時間。

尤其救護車中安裝3G視(shì)訊設備,病患在運送到醫院的(de)途中,急診室可(kě)先了解病患的(de)生理(lǐ)狀況,争取黃金救援時機(jī),如(rú)果地(dì)處偏遠,甚至可(kě)采取遠距醫療影像系統進行(xíng)緊急搶救。

• 藥品存儲

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

• 血液信息管理(lǐ)

将RFID技術應用到血液管理(lǐ)中,能夠有(yǒu)效避免條形碼容量小的(de)弊端,可(kě)以實現非接觸式識别,減少血液污染,實現多目标識别,提高(gāo)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(jī)制,在處方開立、調劑、護理(lǐ)給藥、病人用藥、藥效追蹤、藥品庫存管理(lǐ)、藥品供貨商(shāng)進貨、保存期限及保存環境條件等環節實現對藥品制劑的(de)信息化管理(lǐ),确認病患使用制劑之種類、記錄病人使用流向及保存批号等,避免用藥疏失,病患用藥安全。

• 醫療器械與藥品追溯

通過準确記錄物品和(hé)患者身份,包括産品使用環節的(de)基本信息、不良事件所涉及的(de)特定産品信息、可(kě)能發生同樣質量問題産品的(de)地(dì)區、問題産品所涉及的(de)患者、尚未使用的(de)問題産品位置等信息,追溯到不良産品及相關病患,控制所有(yǒu)未投入使用的(de)醫療器械與藥品,為(wèi)事故處理(lǐ)提供有(yǒu)力支持。

• 信息共享互聯

通過醫療信息和(hé)記錄的(de)共享互聯,整合并形成一(yī)個發達的(de)綜合醫療網絡。一(yī)方面經過授權的(de)醫生可(kě)以翻查病人的(de)病曆、患史、治療措施和(hé)保險明細。患者也可(kě)以自(zì)主選擇或更換醫生、醫院;另一(yī)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(dì)獲取專家建議、安排轉診和(hé)接受培訓等。

• 新生兒防盜系統

将大型綜合醫院的(de)婦産科(kē)或婦兒醫院的(de)母嬰識别管理(lǐ)、嬰兒防盜管理(lǐ)、信道(dào)權限相結合,防止外來人員随意進出。尤其,嬰兒出生後也要給嬰兒佩戴一(yī)個可(kě)以标示惟一(yī)性身份的(de)“RFID腕帶”,并使嬰兒的(de)信息和(hé)母親的(de)信息具有(yǒu)惟一(yī)對應性,要确定是不是抱錯了嬰兒,隻需對比母嬰的(de)“RFID腕帶”信息就可(kě)了,這就避免了嬰兒抱錯事件的(de)發生。

• 報警系統

通過對醫院醫療器械與病人的(de)實時監控與跟蹤,說明病人發出緊急求救信号,防止病人私自(zì)出走,防止貴重器件毀損或被盜,保護溫度敏感藥品和(hé)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(wèi)中心,基于危急重病患的(de)遠程會診和(hé)持續監護服務體系。遠程醫療監護技術的(de)設計初衷是為(wèi)了減少患者進醫院和(hé)診所的(de)次數。

根據美國(guó)疾病控制中心(CDC)2005年(nián)的(de)報告,大約50%的(de)美國(guó)人至少患有(yǒu)一(yī)種慢性疾病,他們的(de)治療費用占全美2萬億醫療支出的(de)3/4以上。除了高(gāo)額的(de)高(gāo)科(kē)技治療和(hé)手術費用外,醫生的(de)例行(xíng)檢查、實驗室檢測和(hé)其他監護服務支出大約有(yǒu)幾十億美元。

随着遠程醫療技術的(de)進步,高(gāo)精尖傳感器已經能夠實現在患者的(de)體域網(body-area)範圍內(nèi)實現有(yǒu)效同信,遠程醫療監護的(de)重點也逐步從改善生活方式轉變為(wèi)及時提供救命信息、交流醫療方案。

實際應用上,小區居民的(de)有(yǒu)關健康信息可(kě)通過無線和(hé)視(shì)頻方式傳送到後方,建立個人醫療檔案,提高(gāo)基層醫療服務質量;允許醫生進行(xíng)虛拟會診,為(wèi)基層醫院提供大醫院大專家的(de)智力支持,将優質醫療資源向基層醫療機(jī)構延伸;構建臨床案例的(de)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(de)應用

阿得雷德大學(xué)計算機(jī)科(kē)學(xué)家正在領導一(yī)個項目開發新的(de)RFID傳感器系統,說明老年(nián)人保持獨立生活和(hé)安全看護。研究人員采用RFID和(hé)傳感器技術,自(zì)動識别和(hé)監測人的(de)活動;能夠确定個人的(de)正常例行(xíng)維護,并在危險來臨時,及時地(dì)提供幫助,在人口老齡化的(de)時代具有(yǒu)巨大的(de)潛在價值。

該系統的(de)投入成本較低(dī),不存在隐私問題和(hé)密集的(de)監測監控,被監控對象(老年(nián)人)也無須另外穿戴物品。

2、智能輪椅的(de)應用

智能輪椅的(de)任務是安全、便捷地(dì)把用戶送到目的(de)地(dì),完成既定任務。在運動過程中,輪椅既需要接受用戶的(de)指令,又需結合環境信息啓動自(zì)身避障、導航等功能模塊,與移動機(jī)器人不同的(de)是,在使用過程中,輪椅與用戶成為(wèi)一(yī)個協同工作的(de)系統。

在運動過程中,輪椅既需要接受用戶的(de)指令,又需結合環境信息啓動自(zì)身避障、導航等功能模塊,與移動機(jī)器人不同的(de)是,在使用過程中,輪椅與用戶成為(wèi)一(yī)個協同工作的(de)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、舒适和(hé)容易操作應成為(wèi)智能輪椅設計中最重要的(de)因素;使用者身體能力的(de)差異決定了智能輪椅需被設計為(wèi)一(yī)個功能多元化,能滿足多種層次需要的(de)電子(zǐ)系統,而模塊化最能體現系統多功能化的(de)特征,每個用戶都能根據其自(zì)身殘障類型和(hé)程度選擇适當的(de)模塊集成,且設計者可(kě)以在現有(yǒu)基礎上通過增添功能模塊,很方便地(dì)對輪椅功能進行(xíng)改進。

智能輪椅的(de)總功能可(kě)以分為(wèi)以下幾個子(zǐ)功能:環境感知及導航功能、控制功能、驅動功能和(hé)人機(jī)交互功能。通過對智能輪椅的(de)功能分析和(hé)模塊劃分,再結合具體的(de)研究內(nèi)容和(hé)期望控制目标,本系統主要由傳感器模塊、驅動控制模塊和(hé)人機(jī)交互模塊3部分組成。其中傳感器模塊主要有(yǒu)內(nèi)部狀态感知和(hé)外部環境感知兩部分構成,通過姿态傳感器确定輪椅自(zì)身的(de)位姿信息;通過編碼器的(de)位移速度和(hé)距離(lí)獲得自(zì)定位信息;視(shì)覺、超聲波和(hé)接近開關主要負責持續獲得周圍環境和(hé)障礙物的(de)距離(lí)信息。驅動控制模塊我們采用後輪驅動的(de)方式,每一(yī)個後輪配置一(yī)個電動機(jī),在控制器的(de)操作下實現電動輪椅的(de)前進、後退和(hé)轉向。人機(jī)交互接口由操作杆和(hé)個人計算機(jī)接口數據輸入兩種方式,實現基本的(de)人機(jī)交互功能。

智能輪椅有(yǒu)2個獨立的(de)驅動輪,各自(zì)配備一(yī)個電機(jī)碼盤。由2個電機(jī)碼盤的(de)實時檢測數據構成了裏程計式的(de)相對定位傳感器,同時安裝了傾角傳感器和(hé)陀螺儀來測量輪椅在行(xíng)進過程中的(de)姿态狀态。超聲波傳感器和(hé)接近開關被用于感知周圍環境信息。為(wèi)獲取更大範圍內(nèi)的(de)障礙物信息,本系統配備了8個紅(hóng)外傳感器和(hé)8個超聲波傳感器。另外安裝了一(yī)個CCD攝像頭用于判斷前方行(xíng)進路程中的(de)深度信息。

能夠僅僅依靠兩個輪子(zǐ)完成車體的(de)平衡。這個顯著特征要求它有(yǒu)特殊的(de)結構,基本的(de)設計思想為(wèi):保持兩個輪子(zǐ)分别由獨立的(de)直流電動機(jī)驅動,并且在一(yī)條軸在線,車體的(de)重心保持在輪軸以上,使用檢測車體傾斜角度的(de)傳感器實時地(dì)獲取車體的(de)姿态信息,機(jī)器人的(de)處理(lǐ)器将傳感器信号進行(xíng)處理(lǐ),按照一(yī)定的(de)控制算法計算出控制量控制電動機(jī)的(de)轉速和(hé)轉向,驅動機(jī)器人前進或後退,完成車體的(de)平衡。

智能輪椅采用一(yī)個傾角傳感器和(hé)一(yī)個陀螺儀的(de)組合構成姿态傳感器來檢測車體平台的(de)運行(xíng)姿态。傾角傳感器用來測量輪椅偏離(lí)豎直方向的(de)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(yī)些生命體征,為(wèi)每個客戶建立一(yī)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(de)身體狀況,實時分析人體健康狀況,并将生理(lǐ)指針資料回饋到小區、護理(lǐ)人或相關醫療單位,及時為(wèi)客戶提供飲食調整、醫療保健方面的(de)建議,也可(kě)以為(wèi)醫院、研究院提供科(kē)研資料。

4、RFID腕帶的(de)應用

在不久的(de)将來,手機(jī)将變成每個人的(de)私人醫生。

大家估計都有(yǒu)親身感受,在醫院排隊挂号是很常見的(de)事情,等待和(hé)焦慮是人們臉上最常見的(de)表情,這份苦有(yǒu)時會比病痛更加折磨人。病人因為(wèi)看病難叫苦不叠,而面對每天成千上萬的(de)門診病患,醫院也深感不堪重負。但在不久的(de)将來,這些都會改變。專家将“住進”手機(jī),而手機(jī)則變成每個人的(de)私人醫生,這是昨天中國(guó)生物醫學(xué)工程學(xué)會副理(lǐ)事長(cháng),中國(guó)工程院院士俞夢孫給人們展望的(de)健康物聯網的(de)前景。

每個人生病都想找專家看,但是專家很少,怎麽能服務所有(yǒu)的(de)人呢(ne)?可(kě)是在未來這将變成現實。專家最重要的(de)是經驗,而這些經驗往往是根據病人生病所得的(de)資料指針累積而來的(de),如(rú)果能夠把一(yī)個專家經驗的(de)數據庫積累起來,當這個數據庫的(de)參數足夠豐富的(de)時候,隻要病人把自(zì)己生病的(de)參數指針輸入進來,數據庫就會自(zì)動給病人看病,而這個數據庫最終就是“機(jī)器人專家”。

這些生澀的(de)數據庫可(kě)能很多市(shì)民都不明白,但是舉例說明,如(rú)果一(yī)個專家專門看癌症,那麽隻要收集足夠多的(de)這個專家的(de)治療方案,這些治療方案再結合病人的(de)病理(lǐ)指标,也就建立了一(yī)個專家的(de)數據庫模型,例如(rú)當有(yǒu)一(yī)萬個白血病人的(de)數據庫指針被收集,那麽這個數據庫就有(yǒu)一(yī)萬種對于白血病治療的(de)解決方案,也就是說一(yī)個普通的(de)白血病人,隻要把各項化驗參數輸入這個數據庫中,數據庫就會自(zì)動根據以往的(de)專家經驗從而産生治療方案,而這個治療方案就是這個專家的(de)日常治療經驗。這樣的(de)數據庫最終将變成軟件內(nèi)置到手機(jī)裏,一(yī)旦生病,手機(jī)中的(de)軟件将自(zì)動治療,而如(rú)果遇到無法判斷的(de)情況後,專家将親自(zì)出馬通過互聯網對病人進行(xíng)治療。屆時每個市(shì)民的(de)手機(jī)都會是一(yī)個“機(jī)器私人醫生”。

5、GPS定位心髒病人的(de)應用

每個人都要建立自(zì)己的(de)健康數據庫。一(yī)位心髒病人,如(rú)果建立了數字健康檔案,一(yī)旦心率出現異常甚至高(gāo)危,數據會立即傳回我們的(de)系統,通過GPS定位,我們可(kě)以幫助病人立即撥打120,聯系最近的(de)醫院進行(xíng)救助。

這是一(yī)個簡單的(de)物聯網應用,但是以後每個市(shì)民的(de)家中都會有(yǒu)一(yī)個體檢設備,市(shì)民隻要把手掌放到這個設備上,然後設備就會采集血壓,心跳,脈搏,體溫等多種因素,而未來甚至一(yī)些簡單的(de)化驗也能在設備上完成,這些數據采集以後将自(zì)動傳遞到醫院的(de)數據中心,一(yī)旦出現情況,醫生會提示入院進一(yī)步檢查,或者就近采取救治措施。如(rú)果有(yǒu)需要,以後人們的(de)體檢可(kě)能是每天進行(xíng)。

6、看病隻要“一(yī)卡、一(yī)腕帶”

每次進入地(dì)鐵人們都覺得非常輕松,刷下卡就什麽都解決了。

在健康物聯網中,看病也像坐地(dì)鐵一(yī)樣,隻要一(yī)張卡就全部解決了。

在醫療過程中,患者以身份證作為(wèi)惟一(yī)的(de)合法身份證明在特定的(de)自(zì)動辦卡機(jī)(讀寫器)上進行(xíng)掃描,并存入一(yī)定數量的(de)備用金,幾秒鍾自(zì)動辦卡機(jī)就會生成一(yī)張“RFID就診卡”(也可(kě)使用由專用的(de)醫保卡),完成挂号。患者持卡可(kě)直接到任何一(yī)個科(kē)室就診,系統自(zì)動将該患者信息傳輸到相應科(kē)室醫生的(de)工作站上,在診療過程中,醫生開具的(de)檢查、用藥、治療信息都将傳輸到相應的(de)部門,患者隻要持“RFID就診卡”在相關部門的(de)讀寫器上掃描一(yī)下就可(kě)進行(xíng)檢查、取藥、治療了,不再需要因劃價、交費而往返奔波。就診結束後,可(kě)持卡到收費處打印發票(piào)和(hé)費用清單。

另外與“RFID就診卡”對應的(de)是住院使用的(de)“RFID腕帶”,其中包括患者姓名、性别、年(nián)齡、職業、挂号時間、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(de)獲取無須手工輸入,而且資料可(kě)以加密,确保了患者身份信息的(de)惟一(yī)來源,避免手工輸入可(kě)能産生的(de)錯誤,同時加密維護了數據的(de)安全性。此外,腕帶還有(yǒu)定位功能,佩戴腕帶的(de)人再也不能偷偷溜出醫院了。

當有(yǒu)人強制拆除“RFID腕帶”或患者超出醫院規定的(de)範圍時,系統會進行(xíng)報警;佩戴帶有(yǒu)監控生命體征(呼吸、心跳、血壓、脈搏)的(de)并設定“危急值”的(de)“RFID腕帶”,可(kě)24小時監控生命體征變化,當達到“危急值”時系統會立即自(zì)動報警,從而使醫護人員在第一(yī)時間進行(xíng)幹預。而在醫療過程中,對患者進行(xíng)的(de)諸如(rú)檢驗、攝片、手術、給藥等工作,均可(kě)以通過“RFID腕帶”确認患者的(de)信息,并記錄各項工作的(de)起始時間,确保各級各類醫護及檢查人員執行(xíng)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(kě)通過“RFID腕帶”在指定的(de)讀寫器上随時查閱醫療費用的(de)發生情況,并可(kě)自(zì)行(xíng)打印費用結果,以及醫保政策、規章(zhāng)制度、護理(lǐ)指導、醫療方案、藥品信息等內(nèi)容,從而提高(gāo)患者獲取醫療信息的(de)容易度和(hé)滿意度。

物聯網在醫療照護上的(de)應用雖然越來越廣泛,但是仍然有(yǒu)幾個技術解決,如(rú):1、動态組網與大規模網絡中節點移動性管理(lǐ);2、數據完整性與數據壓縮;3、數據安全性。這幾個問題關系着智能醫療的(de)發展,通過物聯網技術,将最終建立一(yī)個連接醫院內(nèi)部到院外,甚至和(hé)病人相鏈接的(de)系統。