白 巍，來 婷，吳勁蕓，漆 顥

（1.湖北中醫(yī)藥大學(xué)，湖北 武漢 430065；2.武漢郵電科學(xué)研究院有限公司烽火科技學(xué)院，湖北 武漢 430070）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)的概念最先是由美國麻省理工學(xué)院的Ashton教授研究射頻識(shí)別時(shí)提出來的。物聯(lián)網(wǎng)即物物之間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。2008年，IBM公司基于物聯(lián)網(wǎng)的概念提出了“智慧地球”的思想，目的是把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)之中，也就是把物聯(lián)網(wǎng)傳感系統(tǒng)中的感知設(shè)備—傳感器嵌入到全球的各種系統(tǒng)中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全面感知物體和可靠傳送信息實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)測(cè)量、礦山開采監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、智能交通、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。智慧醫(yī)療就是物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的產(chǎn)物。

在我國的“十二五”規(guī)劃及“健康中國2020戰(zhàn)略”中物聯(lián)網(wǎng)被計(jì)劃用于醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)可以幫助醫(yī)院實(shí)時(shí)監(jiān)控病人的健康，監(jiān)護(hù)病人生命體征參數(shù)，并及時(shí)給出警示和建議，同時(shí)也可以有效調(diào)動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)的醫(yī)療器械、救護(hù)車輛、運(yùn)輸車輛、管理人員等，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)營管理。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)不僅有效節(jié)約了社會(huì)資源，也大大推進(jìn)了醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度[1-2]。

1 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及應(yīng)用

1.1 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，少數(shù)西方國家已經(jīng)逐步成為老年型國家，因此對(duì)于智慧養(yǎng)老的研究已經(jīng)進(jìn)行了一段時(shí)間，最早提出“智慧養(yǎng)老”概念的是英國生命信托基金。在一項(xiàng)調(diào)查中顯示，相對(duì)于外出就診，人們更喜歡居家遠(yuǎn)程就診，節(jié)約時(shí)間、減少不方便出行。醫(yī)療專用機(jī)器人可以和患者進(jìn)行日常交談，慰藉和緩解心情。智能可穿戴設(shè)備能保證長期在線監(jiān)測(cè)生命體征參數(shù)，實(shí)時(shí)上傳給家庭醫(yī)生和親屬，按時(shí)提醒患者服藥、行動(dòng)訓(xùn)練等。智能化住宅的研究也有一定成果，英國赫特福德郡大學(xué)的研究學(xué)者開發(fā)的“交互屋”和日本企業(yè)開發(fā)的看護(hù)服務(wù)智慧養(yǎng)老系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控患者和老年人的日常健康以及訓(xùn)練康復(fù)，一旦出現(xiàn)異常情況便會(huì)自動(dòng)發(fā)出緊急求救信息。

在我國，國家政府和各個(gè)部門積極推動(dòng)智慧醫(yī)療的發(fā)展，未來幾年將是中國智慧醫(yī)療建設(shè)飛速發(fā)展的時(shí)期。2016年，國務(wù)院下達(dá)《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)劃健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展的指導(dǎo)意見》，建立國家醫(yī)療衛(wèi)生信息分級(jí)開放應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨地區(qū)的數(shù)據(jù)融合和資源貢獻(xiàn)，取得明顯成效。2016年又提出《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》，以及2018年《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”的發(fā)展意見》《互聯(lián)網(wǎng)診療管理辦法》《遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)管理規(guī)范（試行）》等一系列人工智能治療新模式新手段的推進(jìn)，建立快速精準(zhǔn)的智能醫(yī)療體系政策，健全“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”服務(wù)體系，完善支撐體系，加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管及安全保障，為遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，同時(shí)為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了保障。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來醫(yī)療向個(gè)性化、移動(dòng)化方向發(fā)展，智能膠囊、智能護(hù)腕、智能健康檢測(cè)產(chǎn)品將會(huì)廣泛被應(yīng)用，借助智能手持終端和傳感器可以有效地測(cè)量和傳輸健康數(shù)據(jù)[3-10]。

1.2 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用研究

（1）家庭醫(yī)療，即在家里提供健康狀況監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，患者可以隨時(shí)和醫(yī)生遠(yuǎn)程溝通，擬定長期居家治療監(jiān)控場(chǎng)景，同時(shí)通過大數(shù)據(jù)、自行分析和診斷輕癥，實(shí)現(xiàn)普通癥狀的自行治療和慢性患者及老年患者的長期遠(yuǎn)程監(jiān)控和治療。如智能穿戴，即以監(jiān)控健康為目的，布置在穿戴上，監(jiān)控血壓、心率、血氧飽和度等生命體征變化參數(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，使醫(yī)生隨時(shí)掌握患者健康情況，尤其是應(yīng)用于老年人的身體健康情況的長期監(jiān)測(cè)。

（2）醫(yī)院醫(yī)療，即在醫(yī)院就診過程中，首先進(jìn)行前期智能診斷，通過智能醫(yī)療器械對(duì)患者陳述的病情及先導(dǎo)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再結(jié)合醫(yī)院實(shí)時(shí)醫(yī)生在線數(shù)據(jù)及專業(yè)特長等進(jìn)行綜合分析，給出患者先導(dǎo)治療方案，如根據(jù)基本數(shù)據(jù)得出需要先做一些前期器械檢查，那么患者可根據(jù)智能醫(yī)療分析數(shù)據(jù)去做CT等輔助治療的器械檢查，減少了醫(yī)生初期診斷的擁塞問題，緩解就診過程長、醫(yī)生缺乏的現(xiàn)象，根據(jù)初步檢查結(jié)果，大數(shù)據(jù)分析后給出基本治療方案，或者重癥患者直接安排就醫(yī)治療。

（3）研究醫(yī)療，即實(shí)驗(yàn)室醫(yī)療研究，醫(yī)療研究數(shù)據(jù)可作為試驗(yàn)階段數(shù)據(jù)進(jìn)入醫(yī)療數(shù)據(jù)分析庫，具有醫(yī)療數(shù)據(jù)分析的參考作用，并在給出結(jié)果中標(biāo)注研究時(shí)間及案例反饋，幫助患者及醫(yī)生分析病情，以解決目前醫(yī)療研究到應(yīng)用的周期長以及反饋完善不及時(shí)的問題。這樣將研究和反饋機(jī)制有效結(jié)合，加快了醫(yī)療研究進(jìn)程。

同時(shí)，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)可以降低公眾醫(yī)療成本，提升醫(yī)療診療流程的效率。隨時(shí)監(jiān)護(hù)病人各項(xiàng)指標(biāo)，給出建議，有效管理整個(gè)醫(yī)院的運(yùn)營，對(duì)醫(yī)院人員、后勤車輛和安全保障實(shí)行智能化合理、細(xì)化管理。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等對(duì)所有醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合和處理。因此，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)在未來必定會(huì)井噴式的發(fā)展，用戶量迅速提升[11-21]。

2 光纖傳感技術(shù)在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究

光纖本身不帶電，抗電磁干擾，輕巧，可彎曲，抗輻射、抗腐蝕性能好，適用于空間受限制、強(qiáng)電磁干擾、易腐蝕等特殊環(huán)境。因此，選擇光纖傳感技術(shù)來解決物聯(lián)網(wǎng)傳感系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及檢測(cè)十分重要。復(fù)用能力是光纖傳感技術(shù)另一個(gè)顯著的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在單根光纖上復(fù)用許多傳感器，組成光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。光纖傳感網(wǎng)絡(luò)采用光信號(hào)作為傳感信號(hào)的載體，傳播速度快，有助于提高物聯(lián)網(wǎng)的信息提取速度[22-23]。

2.1 利用光纖抗電磁干擾、體積小等優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)在智能穿戴中的應(yīng)用

將智能襯衫、腰帶、腕表、呼吸運(yùn)動(dòng)傳感器等日常用品嵌入傳感器，能夠搜集個(gè)人的生命體征數(shù)據(jù)，如心跳、體溫、呼吸頻率、血壓等健康信息，存儲(chǔ)并傳送，通過處理分析后存儲(chǔ)信息到居民電子健康檔案中。也可以應(yīng)用在輪椅上進(jìn)行心跳監(jiān)測(cè)以及人機(jī)交互，收集數(shù)據(jù)滿足傷殘人員的生活需要和處理危險(xiǎn)狀況。相比于傳統(tǒng)的電子機(jī)械傳感智能穿戴系統(tǒng)，光纖型傳感器是具有體積小、有彈性，可以將光纖傳感器融入織物，實(shí)現(xiàn)與普通衣物一樣但卻可以進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的健康穿戴設(shè)備，尤其是光纖不受電磁場(chǎng)干擾，患者穿戴后也可進(jìn)行磁振成像，這樣智能穿戴可以長期不間斷地監(jiān)控患者信息。

2.2 利用光纖強(qiáng)大的復(fù)用能力實(shí)現(xiàn)在醫(yī)療設(shè)備中多點(diǎn)多參數(shù)的監(jiān)測(cè)

醫(yī)學(xué)治療氣體-氫氣的治療方法可以通過吸入式治療，即通過醫(yī)學(xué)面罩或者鼻導(dǎo)管使氫氣通過呼吸環(huán)路進(jìn)入人體。然而，氫氣很容易泄漏以及氫氣在空氣中或者純氧中含量高于4%時(shí)，容易發(fā)生爆炸事故。同時(shí)，吸入式氫氣醫(yī)學(xué)治療過程中醫(yī)學(xué)面罩和鼻導(dǎo)管空間狹小，要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制氫氣儀器中環(huán)境的濃度、氫氣均勻性，以及空間中溫濕度的變化等多個(gè)參數(shù)，對(duì)傳感器防爆、體積小、多點(diǎn)、多參數(shù)的能力要求非常高。那么，利用光纖具有體積小、質(zhì)量輕、可彎曲、本質(zhì)安全防爆、單根光纖上可復(fù)用上萬個(gè)多參數(shù)的傳感器，可以在狹小空間內(nèi)，或者氫氣、溫度、濕度等傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，精準(zhǔn)治療。加拿大FISO公司的基于光纖的醫(yī)學(xué)溫度、壓力等傳感器進(jìn)行血管內(nèi)血壓監(jiān)測(cè)、肌肉監(jiān)測(cè)倉壓力監(jiān)測(cè)、顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)/宮內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)、椎間盤壓力/眼壓等完全不受EMI和RFI影響，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于心血管科、腸胃科、藥物學(xué)等醫(yī)療領(lǐng)域。

2.3 利用光纖的光信號(hào)傳輸速度快，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中海量數(shù)據(jù)快速安全的采集、處理和傳輸

光纖網(wǎng)絡(luò)是以光信號(hào)傳輸，相比于弱電信號(hào)的傳輸，最大的區(qū)別是傳輸介質(zhì)不同，同時(shí)光纖抗腐蝕、本質(zhì)防爆的特點(diǎn)可以保證光纖在傳輸過程中不受惡劣環(huán)境影響，安全快速地傳輸信息，尤其是光纖傳輸聲音、圖像等游刃有余，為遠(yuǎn)程醫(yī)療中醫(yī)生在線指導(dǎo)就醫(yī)提供了保障。還有長距離的傳輸需要大量的光纖網(wǎng)絡(luò)，而傳輸光纖制作成本較低，大大降低了醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)成本。

3 結(jié) 語

綜上所述，將光纖傳感技術(shù)中光纖的體積小、本質(zhì)安全防爆、抗腐蝕、抗強(qiáng)磁強(qiáng)電干擾、傳輸速度快等特點(diǎn)，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、軟件技術(shù)等萬物互聯(lián)的特點(diǎn)融合到醫(yī)療技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)和智慧健康醫(yī)療服務(wù)，為健康中國提供了堅(jiān)實(shí)保證。