基于分層思想的智慧醫(yī)療建設研究

張淑珺

（安徽醫(yī)科大學臨床醫(yī)學院 安徽省合肥市 230012）

在當今時代，“智慧+”似乎成為了一個非常熱門的詞語，適逢中國“十四五”開局之年，國家大力提倡數字化轉型，智慧醫(yī)療、智慧家居、智慧交通等等都相繼出現(xiàn)。這些應用都離不開一個技術——物聯(lián)網。仔細回想這些“智慧+”的概念，從第一次提出至今已經有接近二十個年頭了。有些人覺得在物聯(lián)網的加持下，“智慧醫(yī)療”應用已經非常成熟了，而有些人卻覺得我們的“智慧醫(yī)療”夢想還未實現(xiàn)。其到底是夢想還是泡沫，有待考證。

1 物聯(lián)網的概念

就物聯(lián)網的概念而言，倘若互聯(lián)網的目的是實現(xiàn)人與人的相連，那么物聯(lián)網便是人與物、物與物的相連。在上個世紀末，物聯(lián)網一詞問世。隨著物聯(lián)網的發(fā)展，各個機構接二連三地對“物聯(lián)網”一詞進行定義，使得物聯(lián)網的概念日益清晰。世界各國和地區(qū)對其給予了高度重視，媒體對物聯(lián)網的報道也接踵而來。究其起源，物聯(lián)網的出現(xiàn)源于一支口紅。1999 年，英國寶潔公司的品牌經理為了掌握口紅的實時銷售情況，提出在口紅里安裝芯片，這就是最早的物聯(lián)網。提及物聯(lián)網，大眾對其第一印象便是天貓精靈。雖然如“天貓精靈”、“小愛同學”等智能音箱的確屬于物聯(lián)網的一部分，但是物聯(lián)網涵蓋的內容遠遠不至于此。例如，從大眾在讀書期間所使用的校園一卡通，到充斥著每一個人日常生活的各類快遞物流，再到智慧交通控制和支撐下的交通管理及運輸、公共出行以及交通建設和管理的全過程，都是物聯(lián)網應用的實例。另外，隨著云計算、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網等技術的發(fā)展，物聯(lián)網加人工智能應運而生?；卺t(yī)院信息系統(tǒng)、影像存檔系統(tǒng)等，利用物聯(lián)網技術，提供更廣泛的互聯(lián)互通、更便捷的移動、更高效的醫(yī)療信息共享。

2 智慧醫(yī)療的概念

回顧中國醫(yī)療信息化產業(yè)在過去10 年的整體發(fā)展狀況，可以看出整個產業(yè)更多地致力于“雪中送炭工程”。在過去十年，國家努力縮小貧富差距，致力于將醫(yī)療送到偏遠地區(qū)，不讓偏遠地區(qū)的人民有病無醫(yī)，體現(xiàn)了一個以醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、影像歸檔和通信系統(tǒng)（PACS）、實驗室信息管理系統(tǒng)（LIS）、醫(yī)院管理信息系統(tǒng)（MIS）為代表的時代[1]。國家大力支持醫(yī)院建立自己的信息系統(tǒng)、網絡指揮中心，用電子化代替紙質化，在節(jié)約資源的同時提高工作效率，方便醫(yī)生的同時方便患者。

在當今時代，中國的醫(yī)療信息化產業(yè)開始以電子病歷、臨床路徑、移動醫(yī)療、醫(yī)療安全保障、專業(yè)細分領域（如血液透析等）、精細化管理等為代表。對于臨床路徑，臨床路徑就是一套綜合化的治療和管理模式。它代表的是每一種疾病都有一套完整的、統(tǒng)一的治療模式和指南，這種治療模式遵循醫(yī)學依據，有助于治療組織，同時加強了疾病管理，規(guī)范了醫(yī)療行為。最終，這種模式能夠減少變異性，起到成本降低和質量提高的作用。

我們認為，在未來十年，中國的醫(yī)療信息化產業(yè)是一個著眼于“智慧醫(yī)療”的時代。在這個新時代中，醫(yī)療信息化產業(yè)將基于醫(yī)療物聯(lián)網，打造一個注重全過程管理、業(yè)務自動化、資源管理和優(yōu)化等的時代，是一個互聯(lián)更加廣泛、移動性更加便利、共享更加高效的時代。

醫(yī)療物聯(lián)網發(fā)展至今，有很多和物聯(lián)網相關的概念圍繞在其周圍。比如，無線射頻識別技術、傳感器網絡、無線傳感網。這些都不應是醫(yī)療物聯(lián)網創(chuàng)新的核心部分，醫(yī)療物聯(lián)網真正的創(chuàng)新一定是基于泛化的傳感技術、泛化的傳感網絡，具有相當的深度和廣度；相較于新技術的創(chuàng)新，它更側重于應用層面的創(chuàng)新，而且必須是將新的軟件基礎技術、協(xié)議標準作為發(fā)展階段的標志。

3 智慧醫(yī)療各層次的關鍵技術

基于物聯(lián)網的相關內容，本文將智慧醫(yī)療的關鍵技術從底層至高層分為以下層次：感知層（負責感知和收集各種數據）、網絡傳輸層（負責通過各種無線傳輸技術傳輸數據）和應用層（應用于信息交互），如圖1 所示。與其他物聯(lián)網應用技術不同的是，智慧醫(yī)療需要利用物聯(lián)網、云計算、大數據等技術具有采集數據零誤差、適應各種采集數據設備、不同醫(yī)療系統(tǒng)之間共享數據等特點，因此需要建立一個有層次的醫(yī)療物聯(lián)網體系。每個層次完成自己的任務，并且做到各層次之間互相通信，互相服務。

圖1： 智慧醫(yī)療各層次的關鍵技術

3.1 負責感知和收集各種數據的感知層

3.1.1 無線射頻識別技術

感知層作為收集數據的層次，通常利用一些傳感器設備來采集數據。比如每個入院患者手上都會佩戴一個手環(huán)，這個手環(huán)通常就是由RFID（無線射頻識別傳感器）、傳感器網絡化等技術構成[2]。在入院登記的時候護士會將患者的姓名、年齡、入院科室等身份信息輸入進去，可用于醫(yī)院、病房等場所的門禁識別、醫(yī)學檢查時的身份識別。此時患者手環(huán)就能起到標識患者的作用。現(xiàn)在興起的智能穿戴設備也是屬于感知層的應用之一。智能穿戴設備例如心臟起搏器、生命檢測儀內置RFID標簽，可以實時的檢測到患者的心率、體溫，有的甚至可以檢測到血壓、體脂率、血氧飽和度等身體健康參數，將數據傳輸轉換成特定信號進行處理，例如將數據實時與以前信息比對，觀測健康信息有無發(fā)生較大變化，實時提醒患者和醫(yī)生注意，為患者的生命安全保駕護航。在藥品管理系統(tǒng)也經常用到RFID 技術，給每個藥品的包裝上貼上標簽，實時監(jiān)測其位置、剩余數量，將這些信息上傳到數據庫中，隨時監(jiān)控其流通的全過程。

3.1.2 網絡化的無線射頻識別技術

網絡化的無線射頻識別技術典型的應用就是高清電子攝像頭、煙霧報警器等。眾所周知，每個醫(yī)院都在各個角落安裝了高清攝像頭，攝像頭可以記錄監(jiān)控醫(yī)院各個角落的圖像，煙霧報警器則可以實時監(jiān)測醫(yī)院各個角落的煙霧濃度、延誤溫度。將這些可以監(jiān)測溫度、濃度、電力、聲音的傳感器與網絡連接在一起，則可以實時提取某個位置的傳感器信息，將物聯(lián)網技術應用在醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的各個角落，實現(xiàn)醫(yī)院的統(tǒng)一管理。

3.1.3 數據處理技術

中國有14 億多的人口，每天都會產生巨量的數據。按照每天醫(yī)院的人流量來看，也會產生非常多的醫(yī)療數據。數據處理技術在海量的數據加以感知、處理，篩選出有用的信息，或者將有效信息加以壓縮，去除掉不必要以及重復的信息，在一定程度上提高傳輸效率，減小一定的冗余空間。

3.2 負責通過各種無線傳輸技術傳輸數據的網絡層

智慧醫(yī)療中網絡層主要實現(xiàn)的是接收下層感知層傳輸過來的數據，并通過各種無線通信技術，例如低功耗廣域網、5G 等[3]將處理好的數據傳輸至上層應用層。當前網絡層的創(chuàng)新主要集中在基礎軟件及平臺的創(chuàng)新，還有通信協(xié)議、通用型標準的創(chuàng)新。研究方向是基于ZigBee 的醫(yī)院大規(guī)模無線傳感器網絡部署方案（基于激勵器輔助的大規(guī)模ZigBee 網絡技術）。由于醫(yī)療物聯(lián)網的場景特殊性，需要具備靈活的無線協(xié)議、低功耗，速度較高這樣的特點，于是低功耗廣域網（Low-Power Wide-Area Network, LPWAN）應運而生，其中5G、Cat.1、NB-IoT、LoRa、衛(wèi)星物聯(lián)網等技術標準比較主流[4]。

3.3 應用于信息交互的應用層

應用層作為智慧醫(yī)療體系的核心，負責將那些從網絡傳輸上來的數據信號與實際需求相結合，應用到智慧醫(yī)療的各個方面。例如，遠程醫(yī)療、遠程監(jiān)測、醫(yī)療設備管理、醫(yī)療系統(tǒng)共享通信等。其中涉及到的技術有云計算、大數據、圖像識別技術、室內定位技術、醫(yī)療信息互通互聯(lián)技術、異地醫(yī)療服務技術等。

3.3.1 室內定位技術

室內定位技術廣泛應用于智慧醫(yī)療的各個地方。如醫(yī)療設備管理、醫(yī)療資源管理（醫(yī)護人員、病人等）、優(yōu)化工作流程、特殊病人管理（殘疾病人、突發(fā)疾病病人等）、醫(yī)院特殊場所管理、特殊藥品監(jiān)管，醫(yī)院醫(yī)療垃圾的監(jiān)管等。同時，室內定位技術可對病人所處位置進行實時感知，使整個過程實現(xiàn)自動化，無需人工排隊，從而提高工作和就醫(yī)效率。關于這項技術的相關研究方向包括基于RSSI 的室內定位引擎（基于室內定位技術相關應用的平臺）等[5]。

3.3.2 醫(yī)療信息互通互聯(lián)技術

在當今這樣一個信息爆發(fā)式增長又資源共享的時代，社會的各個角落都存在信息化、電子化、一體化的應用。醫(yī)療信息互通互聯(lián)技術指的是不僅醫(yī)院的各個醫(yī)療、信息、管理系統(tǒng)共享著每個人的數據，而且每個醫(yī)院也能共享病人的數據。前者意味著在這個醫(yī)院患者不用反復填寫自己的信息，可以節(jié)省大量的人力物力，后者意味著每個醫(yī)院都能看到患者的信息，包括既往病史、過敏史、診療記錄等等，不需要重復做檢查，醫(yī)生可以直接為病患提出診療方案。

3.3.3 異地醫(yī)療服務技術異地醫(yī)療服務技術解決的是“看病難”的問題。我國在過去的十年一直致力于縮小貧富差距，一直致力于解決地區(qū)資源分配不合理、偏遠地區(qū)醫(yī)療水平差等問題。涉及異地醫(yī)療服務技術的應用有遠程醫(yī)療、遠程檢測，通過5G 實時回傳高清圖像可以實現(xiàn)遠程醫(yī)療、專家會診、異地就診。在這個物聯(lián)網和智慧醫(yī)療越來越發(fā)達的社會，異地醫(yī)療服務技術使得病患就醫(yī)越來越方便，在一定程度上解決了地區(qū)醫(yī)療資源分配不合理等問題。

4 智慧醫(yī)療轉型面臨的挑戰(zhàn)和應對策略

4.1 醫(yī)療信息互通互連方面

資源共享、信息互通是醫(yī)療行業(yè)在未來發(fā)展必須要面臨的問題。由于現(xiàn)在許多病人還是持有生病是隱私這樣的想法，醫(yī)院和醫(yī)院之間因為存在競爭而不共享數據和信息，導致很多類似于醫(yī)療輔助的系統(tǒng)無法開發(fā)。這些醫(yī)療輔助系統(tǒng)需要大量的臨床數據。如果所有人都愿意貢獻數據給臨床使用，那么在不久的未來一定可以研發(fā)出輔助醫(yī)生的診斷和電子病歷系統(tǒng)[6]。關于信息共享問題，政府可以加快相關制度、服務標準的建立，例如醫(yī)療信息安全條例、健康領域信息服務標準，并加大信息安全監(jiān)管力度，防止病患個人醫(yī)療信息被不法分子利用，危害病患信息安全。關于信息共享問題，政府還可以加強相關技術人才培養(yǎng)和交叉學科建設的投入力度，促進跨學科人才的培養(yǎng)，利用大數據整合、云存儲、云計算等技術與臨床技術相結合的方式，讓信息走出醫(yī)院，突破地域的限制形成數據網，不僅減少病患在檢查上的費用支出，還可以真正實現(xiàn)遠程醫(yī)療，提高醫(yī)生的診斷效率。

4.2 人文倫理方面

智慧醫(yī)療在人文倫理方面挑戰(zhàn)非常大。在發(fā)展較好的醫(yī)院是可以看見導診機器人、消毒機器人的身影的，但是卻不會看見診斷機器人，特別是單獨問診的。人工智能技術在世界范圍內發(fā)展迅速，西京醫(yī)院曾進行過6次人與機器人AIphaGo 的對決[7]，機器人診斷疾病的速度和準確率都高人類一籌，但是在醫(yī)療行業(yè)卻遇到了瓶頸，原因是患者會選擇相信有資歷的醫(yī)生，通常不會相信人工智能的診斷，這對智慧醫(yī)療轉型產生了不少挑戰(zhàn)。針對這一問題，政府可以加大智慧醫(yī)療優(yōu)勢的宣傳，投入人力物力在各個社區(qū)、各大網絡平臺進行線上線下相結合的方式宣傳，比如在人流量較多的地方科普播放一些類似達芬奇機器人[8]的視頻介紹、資料介紹，讓民眾了解醫(yī)療機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，以及比醫(yī)生更為精確的異常定位系統(tǒng)。通過宣傳加強民眾思想認識的提高，切實了解到智慧醫(yī)療、醫(yī)療機器人對現(xiàn)代醫(yī)療的深遠意義。

4.3 醫(yī)療APP無法得到發(fā)展

智慧醫(yī)療包括醫(yī)療APP 的發(fā)展。人工智能的發(fā)展帶動了一批APP 的發(fā)展，但是這里面卻不包括醫(yī)療APP[9-10]。當前市場上存在很多沒有科學論證過的醫(yī)療APP，它們的權威性存疑，因而是否具有誤導性需要進一步進行論證。還有些醫(yī)療APP 想通過發(fā)展線上應用開展線下醫(yī)療機構，往往欲速不達。因此智慧醫(yī)療的全面發(fā)展還需要國家及政府關注醫(yī)療APP 的健康發(fā)展。針對這一問題，國家可以嚴格對醫(yī)療APP 資質的審核，出臺一系列關于監(jiān)管醫(yī)療APP 的條例、制度，規(guī)范市場監(jiān)管，堅決杜絕醫(yī)療APP 隨意給出診療結果從嚴打擊不具有資質或資質不全的APP 出現(xiàn)在應用市場上。除此之外，鼓勵公立醫(yī)院發(fā)行自己醫(yī)院的醫(yī)療APP，通過移動客戶端滿足部分患者的線上掛號、線上問診、線上開藥、開檢查單的需求，在減少醫(yī)院門診患者人流量的同時方便患者的求醫(yī)需求，提升群眾滿意度[11]。

5 結束語

智慧醫(yī)療作為“智慧+”的產物，大力推動了世界醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展。根據“健康中國2030”規(guī)劃綱要的政策背景，本文提出了一個基于分層思想的智慧醫(yī)療技術框架，對智慧醫(yī)療的技術建設進行研究，并就智慧醫(yī)療的發(fā)展趨勢展開分析。本文首先介紹了醫(yī)療物聯(lián)網感知層、網絡層、應用層的關鍵技術，深入分析關鍵技術適用的場景，然后介紹了目前智慧醫(yī)療轉型面臨的醫(yī)療信息互通互連、人文倫理等問題，并給出了相應的應對策略。綜上所述，智慧醫(yī)療作為“智慧+”的產物，恰逢數字技術爆發(fā)式進步的時代，智慧醫(yī)療的推行，還是要依靠國家政策的支持，政府的幫助以及全民的密切關注，這樣才能進一步探索和完善此領域，真正實現(xiàn)全民醫(yī)療信息化。