基于分层思想的智慧医疗建设研究

张淑珺

（安徽医科大学临床医学院 安徽省合肥市 230012）

在当今时代，“智慧+”似乎成为了一个非常热门的词语，适逢中国“十四五”开局之年，国家大力提倡数字化转型，智慧医疗、智慧家居、智慧交通等等都相继出现。这些应用都离不开一个技术——物联网。仔细回想这些“智慧+”的概念，从第一次提出至今已经有接近二十个年头了。有些人觉得在物联网的加持下，“智慧医疗”应用已经非常成熟了，而有些人却觉得我们的“智慧医疗”梦想还未实现。其到底是梦想还是泡沫，有待考证。

1 物联网的概念

就物联网的概念而言，倘若互联网的目的是实现人与人的相连，那么物联网便是人与物、物与物的相连。在上个世纪末，物联网一词问世。随着物联网的发展，各个机构接二连三地对“物联网”一词进行定义，使得物联网的概念日益清晰。世界各国和地区对其给予了高度重视，媒体对物联网的报道也接踵而来。究其起源，物联网的出现源于一支口红。1999 年，英国宝洁公司的品牌经理为了掌握口红的实时销售情况，提出在口红里安装芯片，这就是最早的物联网。提及物联网，大众对其第一印象便是天猫精灵。虽然如“天猫精灵”、“小爱同学”等智能音箱的确属于物联网的一部分，但是物联网涵盖的内容远远不至于此。例如，从大众在读书期间所使用的校园一卡通，到充斥着每一个人日常生活的各类快递物流，再到智慧交通控制和支撑下的交通管理及运输、公共出行以及交通建设和管理的全过程，都是物联网应用的实例。另外，随着云计算、人工智能、自动控制、移动互联网等技术的发展，物联网加人工智能应运而生。基于医院信息系统、影像存档系统等，利用物联网技术，提供更广泛的互联互通、更便捷的移动、更高效的医疗信息共享。

2 智慧医疗的概念

回顾中国医疗信息化产业在过去10 年的整体发展状况，可以看出整个产业更多地致力于“雪中送炭工程”。在过去十年，国家努力缩小贫富差距，致力于将医疗送到偏远地区，不让偏远地区的人民有病无医，体现了一个以医院信息系统（HIS）、影像归档和通信系统（PACS）、实验室信息管理系统（LIS）、医院管理信息系统（MIS）为代表的时代[1]。国家大力支持医院建立自己的信息系统、网络指挥中心，用电子化代替纸质化，在节约资源的同时提高工作效率，方便医生的同时方便患者。

在当今时代，中国的医疗信息化产业开始以电子病历、临床路径、移动医疗、医疗安全保障、专业细分领域（如血液透析等）、精细化管理等为代表。对于临床路径，临床路径就是一套综合化的治疗和管理模式。它代表的是每一种疾病都有一套完整的、统一的治疗模式和指南，这种治疗模式遵循医学依据，有助于治疗组织，同时加强了疾病管理，规范了医疗行为。最终，这种模式能够减少变异性，起到成本降低和质量提高的作用。

我们认为，在未来十年，中国的医疗信息化产业是一个着眼于“智慧医疗”的时代。在这个新时代中，医疗信息化产业将基于医疗物联网，打造一个注重全过程管理、业务自动化、资源管理和优化等的时代，是一个互联更加广泛、移动性更加便利、共享更加高效的时代。

医疗物联网发展至今，有很多和物联网相关的概念围绕在其周围。比如，无线射频识别技术、传感器网络、无线传感网。这些都不应是医疗物联网创新的核心部分，医疗物联网真正的创新一定是基于泛化的传感技术、泛化的传感网络，具有相当的深度和广度；相较于新技术的创新，它更侧重于应用层面的创新，而且必须是将新的软件基础技术、协议标准作为发展阶段的标志。

3 智慧医疗各层次的关键技术

基于物联网的相关内容，本文将智慧医疗的关键技术从底层至高层分为以下层次：感知层（负责感知和收集各种数据）、网络传输层（负责通过各种无线传输技术传输数据）和应用层（应用于信息交互），如图1 所示。与其他物联网应用技术不同的是，智慧医疗需要利用物联网、云计算、大数据等技术具有采集数据零误差、适应各种采集数据设备、不同医疗系统之间共享数据等特点，因此需要建立一个有层次的医疗物联网体系。每个层次完成自己的任务，并且做到各层次之间互相通信，互相服务。

图1： 智慧医疗各层次的关键技术

3.1 负责感知和收集各种数据的感知层

3.1.1 无线射频识别技术

感知层作为收集数据的层次，通常利用一些传感器设备来采集数据。比如每个入院患者手上都会佩戴一个手环，这个手环通常就是由RFID（无线射频识别传感器）、传感器网络化等技术构成[2]。在入院登记的时候护士会将患者的姓名、年龄、入院科室等身份信息输入进去，可用于医院、病房等场所的门禁识别、医学检查时的身份识别。此时患者手环就能起到标识患者的作用。现在兴起的智能穿戴设备也是属于感知层的应用之一。智能穿戴设备例如心脏起搏器、生命检测仪内置RFID标签，可以实时的检测到患者的心率、体温，有的甚至可以检测到血压、体脂率、血氧饱和度等身体健康参数，将数据传输转换成特定信号进行处理，例如将数据实时与以前信息比对，观测健康信息有无发生较大变化，实时提醒患者和医生注意，为患者的生命安全保驾护航。在药品管理系统也经常用到RFID 技术，给每个药品的包装上贴上标签，实时监测其位置、剩余数量，将这些信息上传到数据库中，随时监控其流通的全过程。

3.1.2 网络化的无线射频识别技术

网络化的无线射频识别技术典型的应用就是高清电子摄像头、烟雾报警器等。众所周知，每个医院都在各个角落安装了高清摄像头，摄像头可以记录监控医院各个角落的图像，烟雾报警器则可以实时监测医院各个角落的烟雾浓度、延误温度。将这些可以监测温度、浓度、电力、声音的传感器与网络连接在一起，则可以实时提取某个位置的传感器信息，将物联网技术应用在医疗卫生系统的各个角落，实现医院的统一管理。

3.1.3 数据处理技术

中国有14 亿多的人口，每天都会产生巨量的数据。按照每天医院的人流量来看，也会产生非常多的医疗数据。数据处理技术在海量的数据加以感知、处理，筛选出有用的信息，或者将有效信息加以压缩，去除掉不必要以及重复的信息，在一定程度上提高传输效率，减小一定的冗余空间。

3.2 负责通过各种无线传输技术传输数据的网络层

智慧医疗中网络层主要实现的是接收下层感知层传输过来的数据，并通过各种无线通信技术，例如低功耗广域网、5G 等[3]将处理好的数据传输至上层应用层。当前网络层的创新主要集中在基础软件及平台的创新，还有通信协议、通用型标准的创新。研究方向是基于ZigBee 的医院大规模无线传感器网络部署方案（基于激励器辅助的大规模ZigBee 网络技术）。由于医疗物联网的场景特殊性，需要具备灵活的无线协议、低功耗，速度较高这样的特点，于是低功耗广域网（Low-Power Wide-Area Network, LPWAN）应运而生，其中5G、Cat.1、NB-IoT、LoRa、卫星物联网等技术标准比较主流[4]。

3.3 应用于信息交互的应用层

应用层作为智慧医疗体系的核心，负责将那些从网络传输上来的数据信号与实际需求相结合，应用到智慧医疗的各个方面。例如，远程医疗、远程监测、医疗设备管理、医疗系统共享通信等。其中涉及到的技术有云计算、大数据、图像识别技术、室内定位技术、医疗信息互通互联技术、异地医疗服务技术等。

3.3.1 室内定位技术

室内定位技术广泛应用于智慧医疗的各个地方。如医疗设备管理、医疗资源管理（医护人员、病人等）、优化工作流程、特殊病人管理（残疾病人、突发疾病病人等）、医院特殊场所管理、特殊药品监管，医院医疗垃圾的监管等。同时，室内定位技术可对病人所处位置进行实时感知，使整个过程实现自动化，无需人工排队，从而提高工作和就医效率。关于这项技术的相关研究方向包括基于RSSI 的室内定位引擎（基于室内定位技术相关应用的平台）等[5]。

3.3.2 医疗信息互通互联技术

在当今这样一个信息爆发式增长又资源共享的时代，社会的各个角落都存在信息化、电子化、一体化的应用。医疗信息互通互联技术指的是不仅医院的各个医疗、信息、管理系统共享着每个人的数据，而且每个医院也能共享病人的数据。前者意味着在这个医院患者不用反复填写自己的信息，可以节省大量的人力物力，后者意味着每个医院都能看到患者的信息，包括既往病史、过敏史、诊疗记录等等，不需要重复做检查，医生可以直接为病患提出诊疗方案。

3.3.3 异地医疗服务技术异地医疗服务技术解决的是“看病难”的问题。我国在过去的十年一直致力于缩小贫富差距，一直致力于解决地区资源分配不合理、偏远地区医疗水平差等问题。涉及异地医疗服务技术的应用有远程医疗、远程检测，通过5G 实时回传高清图像可以实现远程医疗、专家会诊、异地就诊。在这个物联网和智慧医疗越来越发达的社会，异地医疗服务技术使得病患就医越来越方便，在一定程度上解决了地区医疗资源分配不合理等问题。

4 智慧医疗转型面临的挑战和应对策略

4.1 医疗信息互通互连方面

资源共享、信息互通是医疗行业在未来发展必须要面临的问题。由于现在许多病人还是持有生病是隐私这样的想法，医院和医院之间因为存在竞争而不共享数据和信息，导致很多类似于医疗辅助的系统无法开发。这些医疗辅助系统需要大量的临床数据。如果所有人都愿意贡献数据给临床使用，那么在不久的未来一定可以研发出辅助医生的诊断和电子病历系统[6]。关于信息共享问题，政府可以加快相关制度、服务标准的建立，例如医疗信息安全条例、健康领域信息服务标准，并加大信息安全监管力度，防止病患个人医疗信息被不法分子利用，危害病患信息安全。关于信息共享问题，政府还可以加强相关技术人才培养和交叉学科建设的投入力度，促进跨学科人才的培养，利用大数据整合、云存储、云计算等技术与临床技术相结合的方式，让信息走出医院，突破地域的限制形成数据网，不仅减少病患在检查上的费用支出，还可以真正实现远程医疗，提高医生的诊断效率。

4.2 人文伦理方面

智慧医疗在人文伦理方面挑战非常大。在发展较好的医院是可以看见导诊机器人、消毒机器人的身影的，但是却不会看见诊断机器人，特别是单独问诊的。人工智能技术在世界范围内发展迅速，西京医院曾进行过6次人与机器人AIphaGo 的对决[7]，机器人诊断疾病的速度和准确率都高人类一筹，但是在医疗行业却遇到了瓶颈，原因是患者会选择相信有资历的医生，通常不会相信人工智能的诊断，这对智慧医疗转型产生了不少挑战。针对这一问题，政府可以加大智慧医疗优势的宣传，投入人力物力在各个社区、各大网络平台进行线上线下相结合的方式宣传，比如在人流量较多的地方科普播放一些类似达芬奇机器人[8]的视频介绍、资料介绍，让民众了解医疗机器人的发展现状，以及比医生更为精确的异常定位系统。通过宣传加强民众思想认识的提高，切实了解到智慧医疗、医疗机器人对现代医疗的深远意义。

4.3 医疗APP无法得到发展

智慧医疗包括医疗APP 的发展。人工智能的发展带动了一批APP 的发展，但是这里面却不包括医疗APP[9-10]。当前市场上存在很多没有科学论证过的医疗APP，它们的权威性存疑，因而是否具有误导性需要进一步进行论证。还有些医疗APP 想通过发展线上应用开展线下医疗机构，往往欲速不达。因此智慧医疗的全面发展还需要国家及政府关注医疗APP 的健康发展。针对这一问题，国家可以严格对医疗APP 资质的审核，出台一系列关于监管医疗APP 的条例、制度，规范市场监管，坚决杜绝医疗APP 随意给出诊疗结果从严打击不具有资质或资质不全的APP 出现在应用市场上。除此之外，鼓励公立医院发行自己医院的医疗APP，通过移动客户端满足部分患者的线上挂号、线上问诊、线上开药、开检查单的需求，在减少医院门诊患者人流量的同时方便患者的求医需求，提升群众满意度[11]。

5 结束语

智慧医疗作为“智慧+”的产物，大力推动了世界医疗行业的发展。根据“健康中国2030”规划纲要的政策背景，本文提出了一个基于分层思想的智慧医疗技术框架，对智慧医疗的技术建设进行研究，并就智慧医疗的发展趋势展开分析。本文首先介绍了医疗物联网感知层、网络层、应用层的关键技术，深入分析关键技术适用的场景，然后介绍了目前智慧医疗转型面临的医疗信息互通互连、人文伦理等问题，并给出了相应的应对策略。综上所述，智慧医疗作为“智慧+”的产物，恰逢数字技术爆发式进步的时代，智慧医疗的推行，还是要依靠国家政策的支持，政府的帮助以及全民的密切关注，这样才能进一步探索和完善此领域，真正实现全民医疗信息化。