王璽 徐燦 邱瑛

摘要：為了進(jìn)一步提升醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的管理水平，本研究設(shè)計了一款功能完善、實用性強的智能健康管理模型，能夠在集成物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)下實現(xiàn)智能管理?；诖?，本文首先概述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，然后從硬件軟件、技術(shù)架構(gòu)及安全性及其他設(shè)計需求入手，分析模型設(shè)計規(guī)范，而后基于組成部分的模型設(shè)計，通過數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理兩方面為體系實施賦能，完成四級健康管理體系模型設(shè)計，最后以醫(yī)院健康管理模型的具體應(yīng)用為例闡述其作用與價值，旨在為相關(guān)技術(shù)人員提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)；智能健康管理；模型設(shè)計

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有感知全面、處理智能化、傳輸可靠三大特點。通過在物品上設(shè)置不同識別碼，可實現(xiàn)物品的識別、信息獲取。智能處理指的是物聯(lián)網(wǎng)利用大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)展開保存、分析、處理，從而實現(xiàn)跟蹤、識別、定位不同物品的功能。可信傳輸是指在特定通訊協(xié)議的限制下，通過軟件和硬件之間的相互連接確保數(shù)據(jù)的可靠傳遞。

二、物聯(lián)網(wǎng)智能健康管理需求分析

（一）硬件軟件設(shè)計需求

物聯(lián)網(wǎng)智能終端主要負(fù)責(zé)采集和處理物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，是軟硬件結(jié)合的嵌入式智能設(shè)備。一般包括：第一，傳感器或者數(shù)據(jù)采集端口。負(fù)責(zé)采集和感知物理或環(huán)境變量，例如，環(huán)境數(shù)據(jù)、用戶的生命體征數(shù)據(jù)、位置等信息。第二，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或協(xié)議解析模塊。將傳感器的信號或醫(yī)療設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式或協(xié)議，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。第三，通信模塊。將處理后的數(shù)據(jù)通過無線或有線通信方式傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺服務(wù)器，進(jìn)行存儲、轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)分析。

（二）技術(shù)架構(gòu)及安全性設(shè)計需求

1.技術(shù)架構(gòu)設(shè)計需求

以醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧健康管理模型的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)信息系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)使用了四層技術(shù)結(jié)構(gòu)，從下到上的順序為感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層。感知層是物聯(lián)網(wǎng)平臺的最底層，主要包括各種傳感器、執(zhí)行器和智能設(shè)備等，可以對物理世界進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測。傳輸層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和通信，將感知層采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_層進(jìn)行處理。平臺層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲、處理和分析，將傳輸層傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，提供數(shù)據(jù)服務(wù)和智能化決策，是物聯(lián)網(wǎng)平臺的核心。應(yīng)用層主要提供智慧醫(yī)療、智慧管理和智慧服務(wù)等應(yīng)用。

2.安全性設(shè)計需求

智能健康管理模型為實現(xiàn)安全的目的，需要具備以下特征：第一，保密性。要想確保智能終端具有某種程度的保密性，必須強化對收集裝置中有關(guān)數(shù)據(jù)的實時防護(hù)與管理，并從根源上消除數(shù)據(jù)傳輸中可能出現(xiàn)的安全隱患。第二，整體性。在收發(fā)信息時，要確保相關(guān)信息的完整性，以保障接收者收到的信息完整、真實。第三，可用性。由合法使用者存取或查閱的資料，應(yīng)具有相當(dāng)?shù)目捎眯?，如果資料無法存取，說明資料被非法侵入或盜用。

（三）其他需求

物聯(lián)網(wǎng)智能健康管理基于個人、家庭、社區(qū)、醫(yī)院四個組成部分，還要設(shè)計數(shù)據(jù)、可移動醫(yī)療設(shè)備這兩個主要信息和工作構(gòu)成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)通各個健康管理操作指令，完成健康管理中的設(shè)備管理驅(qū)動。

三、物聯(lián)網(wǎng)智能健康管理模型設(shè)計

（一）模型組成

傳統(tǒng)的“醫(yī)院—社區(qū)—家庭”三級醫(yī)療管理體制架構(gòu)，是一種社區(qū)的綜合性服務(wù)，而健康管理是其中的重要環(huán)節(jié)，而且在檢測人的生命體征以及管理病人的慢性病時，需要利用相關(guān)的技術(shù)輔助，所以這種體系結(jié)構(gòu)僅限于家庭，具有很大的局限性。而“個人—家庭—社區(qū)—醫(yī)院”四級監(jiān)控管理體系模型，可以實現(xiàn)全人、全過程、全方位的健康管理目標(biāo)，模型主要包含以下層級：

1.個人層

個人層是智能健康管理模型的最基本層，包括個人的健康監(jiān)測設(shè)備、移動終端設(shè)備、健康數(shù)據(jù)管理軟件等。個人層的主要任務(wù)是實時監(jiān)測和管理個人的健康狀況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到上層的家庭層。在這一層，需要確保設(shè)備的數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確可靠、移動設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸安全以及數(shù)據(jù)的保密性和隱私性。

2.家庭層

家庭層是個人層的上一層，包括家庭的智能健康管理設(shè)備、家庭網(wǎng)絡(luò)、家庭數(shù)據(jù)中心等。家庭層的主要任務(wù)是監(jiān)測和管理家庭成員的健康狀況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到上層的社區(qū)層。在這一層，需要確保家庭網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實時性、合規(guī)性和隱私性。

3.社區(qū)層

社區(qū)層作為家庭層的上一層，負(fù)責(zé)社群的醫(yī)療保健信息的實時匯總和反饋，將采集到的非正常生理信息及時有效地反饋給患者，主要設(shè)施包括社區(qū)健康監(jiān)測中心、社區(qū)智慧醫(yī)療系統(tǒng)、社區(qū)數(shù)據(jù)中心等。社區(qū)層的主要任務(wù)是監(jiān)測和管理社區(qū)居民的健康狀況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到上層的醫(yī)院層。在這一層，需要確保數(shù)據(jù)的可訪問性和安全性、共享和交換的便捷性和及時性以及數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和質(zhì)量。作為連接醫(yī)院和家庭的重要橋梁，提供以下服務(wù)：第一，醫(yī)療資源分配服務(wù)。將醫(yī)療資源分配到家庭和社區(qū)，通過互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段提供在線、方便、快捷的醫(yī)療咨詢和服務(wù)，解決患者看病難、看病貴等問題。第二，醫(yī)患信息共享服務(wù)。將患者的健康數(shù)據(jù)和診療信息等共享給醫(yī)生和醫(yī)院，提供個性化的醫(yī)療服務(wù)。同時，將醫(yī)生的診療建議和處方等信息反饋給患者和家庭，提高醫(yī)患溝通和協(xié)作的效率。第三，社區(qū)醫(yī)療協(xié)作服務(wù)。協(xié)調(diào)和組織社區(qū)醫(yī)療資源，提供基本的醫(yī)療服務(wù)和初級預(yù)防保健服務(wù)，協(xié)助家庭和患者進(jìn)行健康管理和疾病預(yù)防。與醫(yī)院和其他醫(yī)療機構(gòu)進(jìn)行合作和協(xié)作，共同推進(jìn)分級診療和智能健康管理等工作。

4.醫(yī)院層

通過有效融合醫(yī)院級和社區(qū)服務(wù)中心，可以得到病人的病例數(shù)據(jù)并與HIS系統(tǒng)形成連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)的目標(biāo)。醫(yī)院層是智能健康管理模型的最高層，包括醫(yī)院健康管理中心、醫(yī)院信息化平臺和醫(yī)院數(shù)據(jù)中心等，主要任務(wù)是分析和管理社區(qū)居民的健康狀況，并提供定制化的醫(yī)療服務(wù)。在這一層需要確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私性、數(shù)據(jù)分析和挖掘的準(zhǔn)確性和及時性以及醫(yī)療服務(wù)的個性化和定制化。

（二）各組成部分健康模型設(shè)計

1.個人健康模型設(shè)計

用來自動化管理個人健康狀態(tài)，要確保在非固定健康監(jiān)測環(huán)境中，患者能在整個醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)中全面采集、傳輸和分析獲得的健康數(shù)據(jù)。移動醫(yī)療服務(wù)是保障人群健康服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.家庭健康模型設(shè)計

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)學(xué)檢測裝置的體積變小，功能變得更加強大，所以日常的健康監(jiān)測可以在住戶的家里進(jìn)行，借助互聯(lián)網(wǎng)，可以全面采集住戶的各種健康信息，并將獲取的結(jié)果安全可靠地傳輸給衛(wèi)生數(shù)據(jù)中心。此外，家庭醫(yī)療儀器還應(yīng)具備操作簡便、安全可靠、能夠識別次序的能力。

3.社區(qū)健康服務(wù)模型設(shè)計

在“醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)”環(huán)境下，社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)是一個信息處理規(guī)模巨大的重要復(fù)合系統(tǒng)，對其共享信息數(shù)據(jù)的高度集成特性提出了更高需求。利用云計算技術(shù)，建立社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)模型，并以個人電子健康檔案為基礎(chǔ)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立一個居民和社區(qū)服務(wù)中心以及醫(yī)療管理平臺。在具體的設(shè)計過程中，系統(tǒng)使用遠(yuǎn)程生命體征監(jiān)測技術(shù)，最大程度上利用患者家屬的各種健康參數(shù)信息。

4.醫(yī)院健康管理信息化模型設(shè)計

醫(yī)療保健服務(wù)質(zhì)量直接關(guān)系到人民的身體健康，而藥物又與病人的生活息息相關(guān)。在醫(yī)療行業(yè)中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對患者、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療廢棄物等各類物質(zhì)進(jìn)行實時追蹤和檢測，并采用結(jié)合患者信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將醫(yī)療事故發(fā)生的概率降低到最小，進(jìn)而自動優(yōu)化和改進(jìn)醫(yī)療管理過程。此外，在使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的環(huán)境中，所有患者都可以使用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能穿戴設(shè)備，這些智能穿戴設(shè)備可以安全地傳輸和保存患者的實時健康數(shù)據(jù)、個人基本信息以及藥物過敏史等相關(guān)信息。

（三）醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)智能健康數(shù)據(jù)管理

1.相關(guān)數(shù)據(jù)管理技術(shù)

醫(yī)療行業(yè)與人們的日常生活息息相關(guān)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始將其應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，并逐步形成了一個衛(wèi)生物聯(lián)網(wǎng)體系。然而，多數(shù)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)與病人的生命狀態(tài)緊密相連，如果被竊取或篡改，會泄露病人的隱私。因此，如何充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，保障醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的數(shù)據(jù)安全，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。在現(xiàn)有的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)中，海量的醫(yī)療信息被存儲在云中，對病人和醫(yī)療信息的存取和控制是保障醫(yī)療信息安全的關(guān)鍵。基于屬性的密碼學(xué)是一種極具應(yīng)用前景的“一對多”信息分享與細(xì)粒度訪問，在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.醫(yī)療數(shù)據(jù)共享加密方案

針對數(shù)據(jù)共享中無法達(dá)到機密性和數(shù)據(jù)一致性，患者隱私易被泄露，建立患者可控的醫(yī)療數(shù)據(jù)細(xì)粒度共享方案。采用基于密文策略的密碼算法，對病人的醫(yī)學(xué)信息進(jìn)行加密，并將其上傳到分布的星際文件系統(tǒng)中，然后將其上傳到醫(yī)學(xué)信息公開云中。為病人提供可信的醫(yī)學(xué)信息共享環(huán)境，并對醫(yī)學(xué)信息進(jìn)行彈性的存取控制。從性能與效率兩個層面，構(gòu)建一套基于明文重加密的衛(wèi)生健康信息細(xì)粒度共享機制，突破云環(huán)境下衛(wèi)生健康信息細(xì)粒度共享的存取策略更新困難、解密代價高等難題，實現(xiàn)衛(wèi)生健康信息的解密，并按需生成密鑰，再將密鑰提交給云端服務(wù)。

（四）醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)可移動醫(yī)療設(shè)備管理

1.全面聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)控

促進(jìn)設(shè)備使用提質(zhì)增效，可移動醫(yī)療設(shè)備可以利用一系列配套的軟硬件，將以單個可移動醫(yī)療設(shè)備為單位的使用數(shù)據(jù)，通過智能感知終端，實時采集設(shè)備開機、關(guān)機、使用時間和能耗數(shù)據(jù)，并反饋到服務(wù)器端，從而全方面監(jiān)控各醫(yī)療設(shè)備。除此之外，通過搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺，還可以構(gòu)建一套統(tǒng)一的評價體系。設(shè)備監(jiān)控平臺設(shè)置了監(jiān)管管理、成本效益分析、日常管理、科室、采購輔助、統(tǒng)計分析六大類指標(biāo)，展開多目標(biāo)評價，可以度量設(shè)備效益，也可以公正考核管理人員績效，為醫(yī)院提供相應(yīng)的決策支持。

2.全生命周期記錄

減少了設(shè)備的購買和運行費用，在每臺可拆卸的醫(yī)療設(shè)備進(jìn)入醫(yī)院后，院方都會提供一個電子標(biāo)簽，實現(xiàn)對設(shè)備的全壽命周期的記錄和跟蹤。通過在各個病區(qū)出入口增設(shè)的電子?xùn)艡?，使用物?lián)網(wǎng)技術(shù)，讀取每臺設(shè)備上的電子標(biāo)簽，從而快速檢測醫(yī)療設(shè)備的移動范圍和位置，并將其與使用記錄、使用狀態(tài)進(jìn)行組合，如果設(shè)備移出了使用和管理區(qū)域，就會報警提示。利用電子標(biāo)識與電子?xùn)艡诘慕换プ饔?，跟蹤醫(yī)療設(shè)備運行路徑，從而解決設(shè)備運行過程中的斷鏈問題。根據(jù)目前的供求狀況，采取相應(yīng)的采購措施，以減少資源浪費，確保供應(yīng)及時。

3.創(chuàng)建共享資源池

應(yīng)用無感技術(shù)，利用無感借用、歸還模式，減少系統(tǒng)填單、層層審批的工作過程，利用RFID系統(tǒng)的一系列軟硬件，捕捉醫(yī)療設(shè)備的運動軌跡，并自動生成借用、歸還單據(jù)，從而滿足臨床醫(yī)生的簡單操作需求；同時還設(shè)立了一個“護(hù)士長”的審核環(huán)節(jié)，嚴(yán)格監(jiān)控院感和消毒。利用最新的無感技術(shù)，可以簡化共享系統(tǒng)的運行，確保在實際的運行過程中，有效管理和控制重要的消毒節(jié)點，保證醫(yī)療的安全性。利用儀器的實時監(jiān)測功能，評估各個科室的儀器設(shè)備，分析儀器的收支狀況，進(jìn)一步優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備的使用情況。

四、醫(yī)院健康管理中醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用

（一）床旁服務(wù)終端與感染監(jiān)控管理

床邊服務(wù)終端利用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，以一種更簡便、更直觀的方式，將各種醫(yī)療信息和資源鏈接到床邊，醫(yī)護(hù)人員可以在任何時候查詢患者的基本信息及各項指標(biāo)，不需隨身攜帶并翻閱電子資料，搭建了一座醫(yī)護(hù)人員和患者信息交互與溝通的橋梁。通過構(gòu)建院內(nèi)感染監(jiān)控管理系統(tǒng)，用“計算機盯人”的方式來取代人工，可以全面處理感染控制的每個環(huán)節(jié)，強化監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行趨勢分析和判斷。

（二）用藥安全應(yīng)用系統(tǒng)

為了避免藥物濫用，保障患者的人身安全，提升服務(wù)品質(zhì)，本研究還研發(fā)了一套藥品感知與識別、特殊藥品跟蹤、輸液管理系統(tǒng)，利用圖像識別或構(gòu)建條形碼數(shù)據(jù)庫識別藥品，從而可以有效協(xié)助發(fā)藥人員正確分發(fā)藥品，降低錯誤出現(xiàn)的概率，提升患者的服務(wù)滿意度和醫(yī)療品質(zhì)。

五、結(jié)語

綜上所述，本研究建立了一個健康管理體系模型，該模型通過數(shù)據(jù)管理、可移動醫(yī)療設(shè)備管理方式賦能，實時跟蹤和檢測病人、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療廢棄物等各種物資，并利用正確的病人標(biāo)識，降低醫(yī)療事故出現(xiàn)的概率，從而實現(xiàn)自動化醫(yī)療管理流程，安全化存儲、共享和管理醫(yī)療數(shù)據(jù)，可移動醫(yī)療設(shè)備的管理。未來將繼續(xù)研究實踐，理論聯(lián)系實際，爭取推動醫(yī)療進(jìn)步。

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作者簡介：王璽（1980），男，山西省晉中市人，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)；徐燦（1976），男，浙江省金華市人，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)；邱瑛（1977），女，浙江省湖州市人，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)。