智能医疗场景及需求分析v1

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1、智能医疗应用场景及需求分析中国信息通信研究院技术与标准研究所 杜加懂摘要:随着物联网快速发展以及中国医改的推进,智能医疗正日益走近寻常百 姓的生活。智能医疗不但对医疗信息化起到积极的推动作用，而且还为个人的健 康管理提供了有效的手段，智能医疗目前已成为国家给予重点支持的行业.关键字：智能医疗、物联网A b s t ract：With the ra p id d evelo pme ntof th e Int e r n et ofT hings an d t he Chi n ese m e di ca lref o rm, In telligent m e dica l i sappli e

2、 d i n livesof p eo pl e。 I nt el l ig e ntmed ical not o nlyplays a positi v ero l e in m e dica lin fo rm a tion promotio n , but alsoprov i des a n e f f ec ti ve means o f pe rs onal heal th man a gem e n t. Int el l ige n t medical has b e come a p illar i ndustry of C hina whic h will be sup p

3、 o rted i n th e futu r e.Key wor ds : Inte lli gent m ed ic al Inte rnet of th ing s1 智能医疗定义智能医疗是利用先进的网络、通信、计算机以及数字技术 ,实现医疗信息的 智能化采集、转换、存储、传输和后处理，及各项医疗业务流程的数字化运作， 实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动 ,逐步达到医疗信息化。 智能医疗不仅仅是数字化医疗设备的简单集合，是把当代计算机技术、通信及信 息处理技术应用于整个医疗过程的一种新型的现代化医疗方式。智能医疗不但能提高医院及医疗人员的工作效率，减少工作中的差错，还可 以

4、通过远程医疗、远程会诊等方式来解决医疗资源区域分配不均等问题.2 智能医疗场景分析现在智能医疗的应用十分广泛 ,形式也多种多样，从应用的空间覆盖范围以 及所使用的无线技术有所不同可以将智能医疗的应用场景分为院内和院外两大 业务场景；讪IA嗦眾應足I院内业箔1 T 海惆里轴11,0 orI齣业务WLM网審/歸殴)2.1 院内业务场景院内业务场景主要实现医院内部信息化,通过无线及有线通信技术实现对医 院物品的智能化管理和医疗流程信息化操作,减少操作误差，提高工作效率,主要 使用zigbee、传感器网络、WLAN等无线技术.从主要的应用来看，主要分为以 下三类.1) 对医院资产、药品等进行管理药品管

5、理 智能医疗在药品管理方面主要分为药品分发、药房摆药和药品监控。 在药品分发方面，护士首先对患者的腕式标签进行扫描，通过无线网络，护士 手持设备可以从后台服务器系统直接获得应给患者发放的药品信息，在确认护士 手持设备中的个人信息与患者一致后，利用手持设备先对药品的条形码进行扫描 然后将药品发给患者，同时手持设备会利用无线网络将已分发信息传输给后台管 理中心系统备份。药房摆药是指根据医生所开处方中的药品信息在药带上打印的患者信息 ，利 用自动包装机自动将药品装入袋中封闭，从而达到摆药的自动化。药品监控是指实现对药品的全程实时监控。药品从科研、生产、流通到使用 整个过程中，利用 RFID 标签等技

6、术进行全方位的监控。自动摆药医疗垃圾管理医疗垃圾管理是指医院借助于RF ID等无线技术建立可追踪的医疗垃圾追 踪系统,实现对医院内部产生的对人或动物及环境具有物理、化学或生物感染性 伤害的医用废弃物品和垃圾的运输、处理等过程的管理。 医疗设备、器械等管理通过自动识别、无线传输技术与相关应用相结合的方式对医疗设备的购置、 使用、维修、报废、效益分析等各个方面进行全方位、全周期的有效的管理。同 时智能医疗也对医疗器械进行有效的管理,在医疗器械包打包制作、消毒、存储、 发放、使用以及回收过程,使用电子标签进行唯一标识及跟踪管理。2) 实现医疗办公信息化 移动医生工作站移动医生工作站通过WLAN等无线

7、手段与医院信息系统相连,将病人的信息 从医生的办公室带到了病人床旁，医生可以通过此移动工作站查看患者的电子病 历,清楚了解该患者入院时的病症、病情危急程度,之前曾经做过的相关治疗情况 以及最近所做的检查和相关治疗、用药等信息，及时帮助医生把握病人的病情并 做好下一步医嘱调方等工作。 移动护士工作站护士用移动手持终端在病人床旁对病人各项护理信息进行采集和记录。数据 自动存贮到后台数据库，完成各项生命体征的记录 ,自动生成趋势图。医生下达 医嘱后,信息会自动转移到护士手持终端上，可现实信息提示，护士可在院内无 线网络覆盖范围内任何区域利用护士工作站进行数据读取、查询、查对与执行.移动护士工作站远程

8、查房远程查房是指通过在病房内安装的高清摄像头及对病人身体状况进行检测 的传感器设备,利用院内的无线或有线网络实现对病人的远程观测和查房。 远程会诊远程会诊利用电子邮件、网站、信件、电话、传真等现代化通信工具，为患 者完成病历分析、病情诊断，进一步确定治疗方案的治疗方式 .远程会诊可以采 用实时和非实时两种方式，实时远程会诊是通过视频系统实现异地患者或医生与 专家之间的实时咨询服务；非实时远程会诊是指患者或医生通过邮件、传真等方 式将病人相关检查信息发送给专家,专家通过分析诊断后反馈相应治疗建议。 远程监护通过医院内部的无线及有线通信网络，医院的监测中心可以从各种患者携带 的监测终端获取病人的体

9、征数据，以达到对患者的病情进行实时监测，进而及时 的调整治疗措施，同时监测数据也可以通过无线技术将测量数据传送给患者，使 患者对自己的身体状况能够及时的了解。3) 远程教育 医疗示教在医疗示教中，学生通过远端会议视频系统或PC,随时随地的实时观看医疗 教学。而演示者通过佩戴无线IP电话，可以随时、自由、清晰地与学生通话，并随时解答学生的提问。继续医学教育 继续医学教育是指完成基础医学教育和毕业后医学教育之后进行的在职进 修教育。其目的旨在使在职卫生人员不断学习同本专业有关的新知识、新技术， 跟上医学科学的发展。继续医学教育可以采用现场会议和网络转播两种方式 ,参 加者可以利用移动终端进行观看并

10、进行互动。2.2 院外业务场景院外业务主要利用医疗传感器等医疗检测设备对患者身体状况进行监测，并 通过移动网、无线局域网等无线网络将数据传递到医院或医生手中，医生根据此 监测数据及时了解患者的身体状况,指导患者进行治疗并调整相应的治疗方案。医院外的医疗业务主要有以下应用:1. 家居老人监测 家居老人监测是将老人随身携带的医疗传感器采集到的各种数据通过无线 网络传送到医院或第三方的应用系统,这样就能及时了解到老人的身体状况，当 监测到老人身体发生紧急状况，如心脏病突发、老人摔倒等，医生可以通过远程 诊疗等手段及时开展紧急救助并能及时通知家人。2. 院前急救 院前急救是通过在救护车上加装无线传送设

11、备，将患者的心率、脉搏、血压、 脑电等生命体征数据，特别是有效的心电图、脑电图实时波形传送到急救中心， 医院或急救中心的医生可以利用传送来的医疗数据，及时并准确的了解患者的病 情，节约与受伤现场医护人员进行患者交接的时间。3. 慢性病管理慢性病管理是利用各种体征传感器对慢性病患者的生命体征情况进行监测 , 并通过无线网络技术将监测到的数据及时发送给医院或第三方服务平台 ,这样可 为医生的远程诊疗提供支持，同时也可让患者了解自己的健康状况，以期获得及 时治疗。4. 远程术后康复跟踪 远程术后康复跟踪是指对在家中进行术后康复的患者进行实时的生命体征 监测，医生根据监测的数据，及时调整治疗方案 ,并

12、能通过远程诊断，远程医药 服务等手段给患者提供及时的医疗服务,使患者能够尽快的恢复健康.5. 个人健康管理个人健康管理是指利用医疗传感器监测个人的健康状况 ,并通过无线网络传 递到后台应用系统,医生和第三方医疗服务提供者及个人可以通过这些医疗数据 来了解身体的健康状况，做到疾病的及时发现 ,并在医生或者第三方医疗服务的 指导下,进行自身的健康管理。3 智能医疗需求分析3.1 医疗业务特征分析1. 医疗数据具有高敏感性医疗数据中主要包含两大类信息:患者信息及医药信息.这两类信息中包含了 大量的敏感数据和个人隐私信息，需要对其采取有效的保护手段 ,以保护用户隐 私的安全。医疗数据的敏感信息如下:

13、患者信息：包括患者及家属的个人信息、身份证号、家庭住址、联系方 式、家族病史、既往病史等; 医药信息:包括各种化验检查信息、电子处方信息以及相关管理信息数据 等;这些医疗敏感数据信息在医院的HI S系统、医生工作站、护士工作站、各 医疗科室、移动临床应用和收费处等终端上都会存储或使用这些数据，因此要保 障这些敏感数据在存储、传输、使用过程中的安全.2. 业务种类繁多,信息访问需控制； 现在医疗业务种类繁多,如外科、内科、血液科、骨科等，不同的医疗业务需要患者不同的信息，如内科，需要患者的血检信息、尿检信息等，而骨科则需 要用户的X光片信息等医院内部关于患者的各种信息都上传并存储保存在医院 内部

14、系统中,如果不对系统的访问权限进行设置,不同业务科的医生、护士或其他 医院内部人员都可以访问此系统获取关于患者的所有信息 ,如患者个人信息、血 检信息、各种化验信息、既往病史信息等；会存在患者信息访问的多样性、随机 性以及访问权限的无差别性，造成患者个人信息以及医疗相关信息泄露的风险.3. 医院电磁环境复杂、干扰较多医院内部有各种先进医疗设备，如磁共振成像（MRI）、二维图像彩色B超 仪、全身螺旋 CT 扫描仪、全自动生化仪、采用电磁波技术的碎石机、高频电刀、 多功能微波治疗仪等,这些设备产生的电磁辐射使医院的电磁环境越来越复杂.同时随着信息技术的快速发展，医院正逐步实现无纸化、无胶片化和无线

15、化, 随着无线局域网及Zigbee等无线技术逐步在医院内部使用，其面临的无线技 术之间,以及无线与医疗设备之间的相关干扰问题也逐步提上日程.4. 业务监测的长期性由于医疗业务的特殊性,许多病人或患者需要进行长期的监测，才能准确的 确定病情并进行相应的治疗，如 2 型糖尿病就是一种进展性疾病，需要长期控制 并不断的对治疗进行调整，这就需要对患者进行长期不间断的血糖监测 ,否则将 会导致血糖无法控制 ,严重时可能导致各种并发症，如重症监测，也需要长时间 随时的了解病人的身体状况，以便在紧急时刻采取必要的医疗手段来对病人进行 相关的治疗。5. 远程健康管理等业务需长时间随身携带监测设备 远程健康管理

16、等医疗业务就是借助随身携带的医疗传感设备，对身体的各项指标随时进行监控检测,检测结果会通过无线网络传送到医院或者第三方医疗服 务提供商，医院及第三方医疗提供商会根据检测结果给予分析、评估、提醒和建 议，并建立相应的健康档案。由于有些远程医疗业务（如慢性病监测 ）需要长时 间采集身体的体征数据,因此需要将监测设备长时间随时携带在身上，这时不但 要保障监测设备能够长时间使用也要最大可能的降低监测设备对人体的辐射。6. 医疗应用逐年增多，测量的信息呈增长趋势 随着智能医疗发展以及监控终端的大规模使用，未来的医疗应用数量以及对人体健康数据的测量项目将会越来越多.同时为了准确的对疾病或监控者的身体 健康

17、状态进行监测和确认，需要对多项体征数据进行测量以全方面的了解被监测 者当前的身体状态.如对心脏病人的监测,不但要对病人的心电进行测量，还需要 对脉搏等其他体征进行测量。7. 医疗终端类型多样、且数量巨大随着网络技术和电子技术的发展,一些具有新型特点的医疗终端被普遍使用, 如数字化辅助医疗终端，可实现辅助诊断、生物传感诊断、机器人器械辅助诊断 等功能;移动医疗终端实现了医疗数据的远程传输;家庭、社区医疗终端使家庭自 我监护和诊断成为了现实。随着医疗信息化程度的不断提高，医疗终端设备种类日趋丰富、数量飞速增 长,并向着移动化、小型化、网络化、接口开放化的方向快速发展。8. 多种无线技术协同实现医疗

18、信息采集和传输 无线物联网技术被广泛应用于外科手术、病房监测、家庭护理等医疗业务中, 智能医疗结合无线网络技术，进一步提升了医疗诊断流程 ,提高了医疗服务效率 和服务质量,提升医疗管理水平.在感知层，通过使用RFID、传感器等无线设备可以实现对体征医疗数据的 感知和采集,并通过近距离无线通信技术，如体域网、个域网、局域网等技术传 递到网关设备，并由其传递到后台服务系统。在传输层，从人体感知或监测的人体体征数据 ,通过无线网络传递到后台服 务系统，可以采用蜂窝网络(GSM/c d ma20 0 0 /WCDAM/LTE等)、局域网 WLAN 等无线技术.3.2 医疗业务需求分析1. 医疗数据采集

19、、存储、传输安全性由于医疗业务数据中包含病人个人信息、病人检查信息、既往病史、医院内 部管理信息等敏感数据，这些数据在采集、传输、存储过程中容易被不法分子非 法窃取、破坏甚至是修改，从而造成个人隐私及医疗数据泄露 ,严重时可能造成 误诊,从而威胁患者的生命.因此需要采用相关的技术及规定来加强对医疗数据的 安全。2. 业务具有不同QoS需求医疗业务具有多样性，不同的业务对时延、传输速率、可靠性及优先级等具 有不同的要求。如对于严重疾病患者的监测数据需要实时、可靠上报，而对于个 人健康管理数据传输的实时性则要求不高；对于院前急救业务，则要保证极高的 优先级,保证业务即使在网络繁忙的情况下也能正常使

20、用。因此考虑医疗数据的 敏感性、精确性以及医疗业务对于时延、可靠性、传输速率、优先级等不同的要 求，需要对医疗业务进行QoS分级，并建立医疗QoS保障机制。3. 降低设备功耗、延长设备使用寿命现在有些医疗业务基于长时间的监测数据才能做出准确的诊断，因此需要长 时间、实时、不间断的对人体体征数据进行监测，这就需要被监测者长时间携带 医疗设备。因此需要降低医疗设备的功耗,提高设备的使用寿命.4. 海量终端标识，地址问题随着智能医疗的发展，越来越多的医疗终端连接到网络中，根据不同医疗业 务的要求，需要辨别不同的终端以及实现对终端进行访问 ,控制，这就需要对终 端进行标识和寻址，以区分不同的终端并能顺

21、利的访问终端 ,因此需要对海量医 疗终端的地址和标识体系进行研究，以保障医疗业务的正常运行。5. 实现多种无线技术干扰共存在无线医疗物联网中，采用多种无线技术协同工作的方式来实现远程医疗业 务，由于没有医疗特用频段，因此使用的近距离无线技术多采用干扰源较多的 IS M频段，且医院内部医疗设备较多，电磁环境复杂，因此无线医疗物联网面临严 重的干扰，需要对无线抗干扰技术及相关措施进行研究。6. 降低或消除医疗设备对人体的影响现在医院内部的医疗设备以及随身携带医疗设备都会一定的电磁辐射，长期 处在电磁辐射环境中，将导致血液、淋巴液和细胞的改变，导致白血病;同时还可 能诱发癌症并加速人体癌细胞的增殖，

22、对人体健康产生巨大的影响。因此需要对 医疗设备对人体的影响进行研究，并对降低电磁辐射的关键技术进行研究。7. 解决医疗设备与无线技术之间的干扰问题随着各种先进医疗设备的引进和使用，使得医院内部的电磁环境十分复杂 ; 同时由于医院内部信息化程度的提高，各种无线技术都在医院内部使用，这样会 造成医疗设备和无线设备之间产生干扰，不但会影响无线网络的正常使用 ，而且 还会影响医疗设备的使用，可能造成检查结果不准确，严重时可能造成误诊，影 响病人的生命安全。4 结束语随着技术的成熟和人们对于健康的进一步的关注，智能医疗将迎来高速发展 期。智能医疗的发展不但能极大的推动医疗信息化进程 ，而且还能有效的解决国 内医疗资源分布不均等问题，使人们享受更好、更便捷的医疗服务。