物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的應(yīng)用

張 玲

(重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065)

物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)［1］，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及醫(yī)療公共衛(wèi)生對(duì)于民生的重要性，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與醫(yī)院的結(jié)合更加緊密。

1 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)是指通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，從而完成智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種網(wǎng)絡(luò)［2］。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。感知層［3］位于3個(gè)層次的下層，屬于物物網(wǎng)絡(luò)，包括智能嵌入式設(shè)備、音頻、視頻數(shù)據(jù)等，主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，可以說(shuō)感知層是讓物體“說(shuō)話”的先決條件。分為數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行、短距離無(wú)線通信兩個(gè)部分。數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行是運(yùn)用智能傳感器技術(shù)、RFID以及其他信息采集技術(shù)，對(duì)物品進(jìn)行基礎(chǔ)信息采集，同時(shí)接收上層網(wǎng)絡(luò)送來(lái)的控制信息，完成相應(yīng)執(zhí)行動(dòng)作。短距離無(wú)線通信能完成小范圍內(nèi)的多個(gè)物品的信息集中與互通功能。

網(wǎng)絡(luò)層位于3個(gè)層次的中層，屬于泛在接入網(wǎng)絡(luò)，主要借助于已有的廣域網(wǎng)通信系統(tǒng)，如PSTN、2G/3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、WIMAX網(wǎng)等，把信息快速、可靠、安全地傳送到各地，使物品能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大范圍的通信。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

應(yīng)用層位于3個(gè)層次的上層，屬于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，用于物聯(lián)網(wǎng)的信息存儲(chǔ)和計(jì)算決策，相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的控制層、決策層。實(shí)現(xiàn)物與物之間、人與物之間的識(shí)別與感知，發(fā)揮智能作用。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用涉及智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等，完成物品與人的最終交互。

1.2 RFID

RFID(Radio Frequency Identification)，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽，是一種利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并獲取相關(guān)信息的技術(shù)［4］，是物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。RFID利用無(wú)線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向傳輸數(shù)據(jù)，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。

基本的RFID由3部分組成:標(biāo)簽、閱讀器、天線。

標(biāo)簽也稱應(yīng)答器，由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。

閱讀器也稱讀寫(xiě)器，是對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀/寫(xiě)操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號(hào)處理單元兩部分。

天線在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)，是RFID標(biāo)簽和讀寫(xiě)器之間實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)空間傳播和建立無(wú)線通訊連接的設(shè)備。

2 物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的應(yīng)用

大型醫(yī)院每天服務(wù)患者、消耗的醫(yī)療器械、物品成千上萬(wàn)。不同患者的醫(yī)療服務(wù)流程各異，且需多個(gè)診療部門協(xié)同作業(yè)。在醫(yī)療服務(wù)過(guò)程中，醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)療器械等流動(dòng)錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)現(xiàn)有的醫(yī)療管理系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代化醫(yī)療以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，完成對(duì)人的智能化醫(yī)療和對(duì)物的智能化管理工作，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的智能化。

圖2 智能醫(yī)院的基本架構(gòu)

醫(yī)院后臺(tái)管理系統(tǒng):是對(duì)病人、藥品信息等進(jìn)行存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，又是對(duì)醫(yī)院管理人員進(jìn)行信息管理的系統(tǒng)。

感知接入網(wǎng)絡(luò):主要通過(guò)構(gòu)建具有感知和計(jì)算能力的網(wǎng)絡(luò)，將閱讀器識(shí)別的信息傳送給醫(yī)院后臺(tái)管理系統(tǒng)。

閱讀器:也稱讀寫(xiě)器，用于對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)操作的設(shè)備。

RFID標(biāo)簽:也稱應(yīng)答器，由病人所攜帶，藥品、病歷等所粘貼的用于標(biāo)識(shí)身份的芯片。

實(shí)體:攜帶RFID標(biāo)簽的實(shí)體，包括佩戴腕帶的病人，粘貼RFID標(biāo)簽的病床、藥品等［5］。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的具體應(yīng)用架構(gòu)

目前物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面:

(1)移動(dòng)查房機(jī)。對(duì)于住院的病人，傳統(tǒng)情況下，醫(yī)生是攜帶著患者病歷和醫(yī)囑進(jìn)行查房，容易產(chǎn)生混亂或丟失。而利用移動(dòng)查房機(jī)，醫(yī)生只需掃描病人所在病床的RFID標(biāo)簽，即可將病人的病歷信息完整地顯示在機(jī)器屏幕上，不僅可以隨時(shí)調(diào)出病人信息，為病人進(jìn)行解惑答疑，還可以保護(hù)病人的隱私。

(2)嬰兒防盜系統(tǒng)。將RFID腕帶系在新生兒的手腕上，該腕帶記錄了包括新生兒的出生年月，父母信息等，護(hù)士只需通過(guò)掃描腕帶上的條形碼，即可獲取新生兒的一系列信息;并且在新生兒被抱出病房時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，防止嬰兒偷盜行為的發(fā)生。

(3)取藥自動(dòng)化。通常藥劑師東奔西走，查找各種藥品，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還有可能出現(xiàn)失誤，而自動(dòng)化的取藥設(shè)備使得現(xiàn)在的藥房:醫(yī)生開(kāi)具處方，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿幏?，?jīng)過(guò)藥單掃描，自動(dòng)分藥裝備按照處方把藥品挑選出來(lái)，再通過(guò)傳送系統(tǒng)投放到藥籃里，工作人員省去了找藥品環(huán)節(jié)，也節(jié)約了患者排隊(duì)等藥時(shí)間，配備完所有藥以后，工作人員通過(guò)掃描處方上的RFID標(biāo)簽，即可通知對(duì)應(yīng)患者來(lái)取藥。

這種設(shè)備存在的缺陷，對(duì)于瓶裝藥品不能進(jìn)行挑選投放，以免碰撞導(dǎo)致破損。所以對(duì)于瓶裝藥瓶，應(yīng)有單獨(dú)的智能儲(chǔ)藥柜進(jìn)行存放，工作人員可以通過(guò)電腦掃描后的指示信息找到藥品所在位置，完成藥品配備。

(4)血液樣本化驗(yàn)。傳統(tǒng)情況下，對(duì)血液樣本需要人工分解，化驗(yàn)樣本出來(lái)后再由人工輸入電腦保存，不僅費(fèi)時(shí)還容易出錯(cuò)。而引入了物聯(lián)網(wǎng)，所有的樣本在采集時(shí)，就貼好了病人的專屬的RFID標(biāo)簽，樣本送到化驗(yàn)室，從開(kāi)蓋化驗(yàn)到數(shù)據(jù)錄入甚至復(fù)檢全部由機(jī)器完成，檢驗(yàn)結(jié)果直接顯示在主治醫(yī)生的電腦上，減少了污染和差錯(cuò)率。

(5)智能藥瓶?；颊咄捎诿β祷蛘咂渌蛲洺运?，當(dāng)在藥瓶上裝入壓力傳感器后，每當(dāng)病人進(jìn)行瓶蓋的扭動(dòng)，便將向下的壓力轉(zhuǎn)換為信號(hào)傳送給醫(yī)生，醫(yī)生即可根據(jù)此信號(hào)進(jìn)行病人用藥監(jiān)控。如果病人沒(méi)有按時(shí)吃藥，那么醫(yī)生收不到信號(hào)就可以提醒病人按時(shí)用藥。

物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的應(yīng)用前景廣泛，例如電子病歷，一個(gè)病人的病例應(yīng)該被所有醫(yī)院共享，才能真正實(shí)現(xiàn)One Hospital“一個(gè)醫(yī)院”的理念。通過(guò)電子病歷，醫(yī)生可以方便地調(diào)出病人的健康信息，根據(jù)病人的就醫(yī)歷史，解決健康問(wèn)題。不僅能為自己的診斷做出參考，而且更加快速、精確，避免誤診。另外一個(gè)是輸液自動(dòng)化，去醫(yī)院的患者大部分都要進(jìn)行輸液，尤其是住院病人需要看護(hù)，就不得不讓家人騰出時(shí)間照顧，隨時(shí)監(jiān)控藥量的剩余。而在瓶體安裝壓力傳感器后，當(dāng)液面低于某個(gè)水平時(shí)，壓力變小便會(huì)產(chǎn)生信號(hào)傳送給護(hù)士站，提醒護(hù)士換藥。這樣既可讓病人安心休息，也減少了看護(hù)的麻煩，還可以讓護(hù)士準(zhǔn)確地知道哪個(gè)病床需要換藥，以及藥品信息。雖然電子病歷及輸液自動(dòng)化還未實(shí)現(xiàn)，但是相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的應(yīng)用一定會(huì)越來(lái)越廣泛。

3 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院各方面的應(yīng)用，使得醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)智能化、一體化，為患者和醫(yī)務(wù)人員帶來(lái)了便捷、高效、安全。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備間的互動(dòng)，幫助醫(yī)院實(shí)現(xiàn)對(duì)人的智能化醫(yī)療和對(duì)物的智能化管理工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化健康管理。構(gòu)建這樣的醫(yī)療系統(tǒng)對(duì)于民生建設(shè)具有重大意義，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?jié)摿o(wú)限，但物聯(lián)網(wǎng)與醫(yī)院相結(jié)合是個(gè)龐大的工程，在構(gòu)建的過(guò)程中涉及到很多方面的問(wèn)題:

(1)首先先進(jìn)的科技必然會(huì)帶來(lái)很大的成本［6］，要完成物聯(lián)網(wǎng)的普及，需要大量的設(shè)備、資金和技術(shù)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建，也是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，如何平衡是需要考慮的問(wèn)題。

(2)其次是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的問(wèn)題，要建立一個(gè)泛在的網(wǎng)絡(luò)，必然存在很多網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的問(wèn)題，如何保持信號(hào)的穩(wěn)定是最基本的問(wèn)題。

(3)再者就是隱私，尤其在醫(yī)療行業(yè)，涉及到病人的病情，大多數(shù)情況下是不愿意透露的，他們寧愿使用紙質(zhì)資料，不易被查閱。而物體接入網(wǎng)絡(luò)，必然會(huì)有數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)上，用戶就會(huì)由于這個(gè)問(wèn)題而小心翼翼，在一定程度上會(huì)限制物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(4)由于高科技的應(yīng)用，給醫(yī)療事業(yè)帶來(lái)方便快捷，但醫(yī)療費(fèi)用會(huì)隨之上升，一定程度上限制了病人的接受程度。因?yàn)槿魏萎a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，最終還是需要用戶愿意支付相應(yīng)的費(fèi)用才能得到持續(xù)的發(fā)展和真正意義上的壯大。

所以只有解決了這些問(wèn)題，才能使物聯(lián)網(wǎng)不只是停留在概念、實(shí)驗(yàn)室階段，而走向真正的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

［1］張毅，唐紅.物聯(lián)網(wǎng)綜述［J］.數(shù)字通信，2010，37(4):265－266.

［2］武威.物聯(lián)網(wǎng)將帶動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的新一輪創(chuàng)新［J］.通信企業(yè)管理，2010，22(8):33 －35.

［3］黃孝彬，毛培霖，唐浩源，等.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展［J］.電子科技，2011，24(12):129 －130.

［4］駱斌.基于RFID高頻技術(shù)的洗衣管理系統(tǒng)［J］.電子科技，2011，24(5):23 －24.

［5］BALDUSH，KLABUNDE K，MUESCH G.Reliable set－up of medical body － sensor networks［J］.Wireless Sensor Networks In Wireless Sensor Networks，2004，25(12):353 －363.

［6］鄔賀銓.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與挑戰(zhàn)綜述［J］.重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，13(5):35－36.