医疗物联网的发展趋势及研究

PAGEPAGEI目录摘要 I第一章绪论 11.1研究背景 11.2研究意义 2第二章物联网在智能医疗中的应用现状 22.1物联网技术简介 22.2RFID概述 32.3物联网在智能医疗中的应用领域 32.3.1药品防伪 32.3.2药品溯源 42.3.3病人管理 42.3.4家庭医疗 4第三章物联网在社区智能医疗中的应用模型 43.1射频识别技术在社区医疗领域的应用 43.1.1一卡通 43.1.2RFID病患标签和工作卡 53.1.3RFID在社区医疗废弃物管理中的应用 63.1.4RFID在血液管理中的应用 63.1.5远程病情和健康监测系统 73.1.6定位系统 73.2基于物联网的社区健康管理模型 83.2.1总体架构 83.2.2个人健康管理模型 83.2.3社区健康管理模型 9结语 9参考文献 10致谢 11PAGE9摘要物联网技术在终端机动性，灵活便捷接入等特点的医院应用，完全突破了医院原有组网形式，以及各部门信息管理系统的限制性，让医院可以更为合理地增强管理人员配备，医护人员的工作效率配合有关部门的有序工作，合理增强医院总体的信息化程度，以及服务质量。在卫生信息化构建的前提上，采取物联网有关技术，自动整合智能化地分析，以及共享卫生与医疗相关设备与系统之间的信息，构建预防性卫生保健与公共卫生方便互联，高效的在智能医疗环境中带来医疗服务。本文分析了物联网的特点，以及有关的技术，分析了国内外医疗卫生行业的应用情况，研究了物联网在医疗卫生行业中的实际利用。关键词：物联网；医疗卫生领域；应用第一章绪论1.1研究背景在当今发展的网络技术越来越快,人际沟通越来越不能对于信息社会的要求达到满足了，这样就使交流沟通进一步加强了,网络技术、RFID和传感器技术让人成熟和物品,商品和商品之间的通信,导致物联网这一新生世物的代名词的出现,它也是我们私下叫的电脑,互联网和移动通信网络就开始了第四波的世界信息产业。全球上各个国家都希望在物联网分析上持有优势，由于即将到来的未来，物联网将取代互联网，作为信息领域的核心科技。因此，物联网会在其诞生的瞬间，存在于全球主要媒体的中心版面，将作为人们讨论最多的一个话题。物联网（TheInternetofthings）概念最早见诸于1999年比尔·盖茨的《未来之路》，正式提出是在2005年国际电信联盟会议上。而近几年，伴随互联网科技、传感器网络等科学技术的快速进展，物联网的发展早已被划入日程。1.2研究意义我国现在正位于医疗创新的核心阶段。过去的医疗体系和医疗保障体系还没有了适应当前社会进展的能力。群众“看病难，看病贵”已作为国家的重点问题。人口层次区域老化的进展情况，导致疾病及其防控由原有的传染病，合其防控，到现阶段的慢性非传染性疾病，和其预防模式。医疗模式也从最初的“3P”形式演变为更强调公民意识，以及社会参与的“4P”形式。重心转移，向关口前进，加强个人责任已作为现代医疗服务形式的特点。今后数字健康工程技术的发展，将更多地向基层社区，以及个人参与，并将更贴合个人的工作，以及生活。个人健康信息收集最后将被集成到家庭，以及工作职位上。在关注信息采集的前提下，更为重视信息反馈，以及交流。实时健康推动将成为现实。作为现代化程度高的地区，医疗卫生事业需要物联网更加紧迫的应用，以及推广。所以，本文从物联网的特点着手，研究了物联网科技在现阶段与国民经济，以及民生相关的智能医疗系统中的作用，指出了应该采取的措施，以便为物联网技术的发展做出贡献。第二章物联网在智能医疗中的应用现状2.1物联网技术简介物联网：InternetofThings（IOT），也称为WebofThings。说的是利用相应信息传感设施，比方说传感器，射频识别（RFID）科技，全球定位系统，红外传感器，激光扫描仪，以及气体传感器等设施，实时采取相应有必要监测，连接的设备和技术。收集有关声音，光线，热量，电力，机械，化学，生物学，以及位置等相应需求信息的互动对象或过程，并与互联网形成巨大的网络。其目的是实现事物与事物，事物与人，全部的物品与网络之间的联系，以促进识别，管理，以及控制。总体来说，物联网的概念可以从两个层面进行理解：首先，物联网能够实现与外界信息的交换传递是对互联网技术的应用，但不同的是，物联网不论是在深度还是广度上都要远远超过互联网；其次，物联网相对互联网所面对的用户端，已经发展到了世界万物。它的网络结构的搭建是在人与任何物体之间，所以这样的一张网络是错综复杂的，同时也是对那些基础技术的高端应用。归根到底，物联网是一张能够实现所有独立无生命物体之间的信息交互的网，是一张能让人们体验到怎样与物体进行对话的网，他的出现是世界信息技术的一个里程碑。2.2RFID概述射频识别系统由硬件系统和软件系统两部分组成，其中硬件部分由天线、读写器和标签组成，用于完成信息的采集和自动识别，从而完成预设的目标「‘9]。软件系统由应用软件和中间件两部分组成，用于屏蔽底层设备的异构性，完成信息的采集、过滤、存储、加工、传输和对读写器的控制和检测，由这两部分支撑着系统的运行。RFID系统的组成如图2.1所示。下面是RFID硬件系统组成部分的介绍。图2.1RFID系统组成2.3物联网在智能医疗中的应用领域首先对于资源管理的可视化技术，借助物联网及RFID技术，可以实现药品，从生产到配送，再到防伪和溯源，可全程实现数字化监控。2.3.1药品防伪RFID技术用于将RFID标签附加到每种药品上。标签的内容涵盖了药物研发和生产中销售和使用的信息。用户能够利用标签附近的手持阅读器轻松读取上述信息。因此，用户能够更轻松地服用药物，避免对假药的恐惧。2.3.2药品溯源一旦药物使用者在药物中发现相应不熟悉，以及不清楚的地方，它能够利用药盒上的RFID标签追踪来源。利用对标签上的生产地点，生产日期，分销流程，以及销售单位进行核实，使用者能够掌握该地区出现了药品问题，可以展开有效的跟踪。2.3.3病人管理现阶段，大部分医院的住院病人管理仍停留在以往的管理时期。这种管理模式不大但麻烦而且容易出错。这将给患者和医院产生多余的损失。所以，采用统一患者数字化管理方式是可行的模式。基于RFID技术设计的病人识别系统，目前比较普遍的使用方法是手腕式的，该手环中包含了一个RFID的标签，其中包括了病人的一切基本信息，比如：姓名，年龄，病情，指定的医师，护士的姓名，还有家族病史，既往病史，各种检查，治疗记录，药物过敏等各种健康电子档案。这样就会避免了用错药，打错针等问题。使医院对住院病人的管理区域统一化，规范化。2.3.4家庭医疗现阶段，许多患者在家中患有疾病，同时无人照顾。这使得患者难以及时科学地接受治疗，造成错过最好的治疗时间，并且给家庭成员产生了的巨大痛苦。为了避免这种情况，基于物联网可以设置一种家庭医疗解决方案，使病人独自一人在家时，也能得到医院医师的指点和救助。这一解决方案是在物联网技术基础上的。患者监护系统安装在患者的房间中，而终端连接到医院。同时，还存在报警系统，帮助系统，以及相应的传感和检测设备。最后安装在患者家中和医院。这样便实现了医院能够实时监测病人的状况。第三章物联网在社区智能医疗中的应用模型3.1射频识别技术在社区医疗领域的应用3.1.1一卡通我国大型医院在医疗方面面临“看病难”问题的主要原因是在医院就诊的患者过多，病人将大部分时间都浪费在了挂号、就诊、各项检查的排队中。在社区医院中“看病难”的主要原因是社区医院有着跟大医院相同的繁琐程序。RFID技术在智能社区医疗服务中的应用，能够处理社区医院存在的问题，使社区住户的就医流程更为有效便捷。社区医院主要服务社区老人，儿童，以及有必要日常护理的慢性病病人。所以，我们能够采取远程RFID技术来保存病人的个人基本信息，血型，过去病例，家庭住址，以及联系人。在RFID卡中，RFID读卡器安装在医院入口处。当患者进入社区医院时，可以读取RFID卡中的信息，智能社区医疗服务系统可以自动识别患者。以这种方式的信息可以节省注册费用，医院手动输入相应麻烦的过程。它还防止了由于患者介绍不清，以及医生登记错误而导致的医疗案件。它在一定水平上消除了在社区医院所花费的时间。它还能够极大增强社区医院的医疗作用。因为该患者的所有信息都记录在RFID卡中，因此可以用作医疗的“一卡通”。3.1.2RFID病患标签和工作卡这种应用可以再社区医院广泛推广。跟大医院相同，社区医院也会有许多住院患者，这些患者的健康状况需要快速的识别和24小时的监护，便于患者佩戴的腕状RFID病患标签，在记录个人信息和治疗方案同时，也可以将患者的治疗阶段和康复水平记录在内。由于社区医院的患者大部分都是一个社区的居民，从地域上来说可能患者在家庭和社区医院之间的活动比较频繁，这样一来，患者标签可以发挥其整合脉搏，体温传感器和报警的功能，通过电子标签的应用，可以防止老年患者的走失等情况，以及在能够在患者发生危险时快速定位，从而达到实时监控的目的。RFID技术还可应用社区医院工作人员的管理当中，将医护人员的基本信息输入到个人信息卡中，医护人员通过刷卡就可以将信息传到医院的数据库进行储存，这项应用可以对工作人员进行身份的识别、权限的管理和医护人员日常考勤情况的管理。例如电子考勤、门禁、工作情况统计、电子病历授权等。早在2007年我国就已经出台了有关于RFID卡在医疗行业的发展方向的规划。我们将配合医疗改革的深入以及卫生系统“十三五”卫生信息化的目标与任务，认真落实卫生领域IC卡及RFID技术应用发展规划，推进物联网在医疗卫生领域的应用，为病人提供更加安全有效的医疗卫生服务3.1.3RFID在社区医疗废弃物管理中的应用医疗废弃物跟普通的垃圾不同，它具有强大的放射性跟传染性，尤其是在社区这种人口密集的居住环境中，如果不对这些医疗垃圾进行处理会对社区居民的身体健康造成很大的影响。而RFID技术在对医疗垃圾进行处理这一方面有非常大的帮助。人们对医疗垃圾的处理方式，和有没有非法企业对医疗垃圾进行回收再利用都心存疑虑，所以，只要对医疗垃圾的处理过程进行不间断的监控，就可以确保医疗垃圾的处理结果，这时就要用到RFID移动标签技术了，通过移动标签，标签读取器和无线跟踪定位系统的相结合，实现对垃圾处理过程的全面监控，无线定位系统在这里除了起到对垃圾处理车的位置进行定位的作用，还可以将垃圾处理的实况数据发送到垃圾处理监控处，从而实现监控中心对垃圾处理车的远程控制功能，同时也可将处理信息发送到物业管理中心，让居民对医疗垃圾的处理进行全面的监督，进而，打消人们心中的疑虑，可以安全就医，放心就医。3.1.4RFID在血液管理中的应用血液管理是医疗卫生工作的一个重要分支。目前血液还没有人造的替代品，其来源只能依靠健康公民献血来解决。卫生部办公厅近日发布通知，要求更深入优化了血液管理工作，要求改进高危行为捐献者的信息管理制度，更深入增强了血液管理，确保血液质量，保障了血液采集，以及血液供应，以及临床血液安全性是必需的。血液管理项目的总体程序，是患者的献血登记，体检，验血，采血，血库，内部管理，送血以及医院使用。在这个环节中，经常会涵盖到广泛的数据内容，涵盖了献血者的数据，血型，采血时间，位置，以及处理人员等。许多信息给血液管理提供了相应的难度。另外，血液是一项十分轻易退化的物质。若是环境因素不合适，血液的质量就会被破坏，因此血液就会以优质的方式储存，以及运输。实时监控也非常重要。RFID与传感技术便是能解决以上问题、有效助力血液管理的新兴技术。使用RFID科技展开了血液管理，无论是在血库仓库中，还是在被叫或转移时，或在医院使用时，每袋血液上的RFID标签都是血袋的唯一标志，记录了血型，RH值，采血时间，血容量，还有献血者姓名，数据，以及性别等信息。采取该方法能够达到血液信息的非接触式快速分辨，降低了血液污染，增强了工作有效性。集成RFID，以及传感器技术，使用RFID传感器标签，能够增强识别效率，达到信息跟踪，实时监控物品质量，真正落实血液管理的智能信息管理。3.1.5远程病情和健康监测系统远程监测系统的使用指的是，人们足不出户就可以将身体的各种体征数据传递到社区医生的面前，社区医生通过对所传信息的分析诊断，给出一个合适的治疗方案，这项技术的应用对象是社区里那些行动不便和患有高危病症的患者，同样可以应用到对老人的日常护理当中，家中无人的时候，对老年人使用远程监测系统可以预防并对突发事件进行紧急处理。远程监测系统的工作原理是，在需要用到远程监测的人群身边安装简单的医疗传感器，对其身体的各项体征数据进行收集，然后将数据上传社区医院的远程监测数据库，同时呈现在医生的面前，医生可以对患者进行远程的诊断和治疗。所收集到的数据还可以通过无线网络进行传递，所以，智能手机和平板电脑都成为了医疗诊断的助手，这样一来，远程监测系统不仅能够在室内进行使用，在室外同样也可以进行使用，远程监测系统的应用在智能社区医疗服务中是重点发展的领域。3.1.6定位系统智能社区医疗服务中定位系统的使用应该和远程监测系统相结合，定位系统是能够将患者的地理位置信息实时传送到社区医院数据库，这样在患者出现危急情况时，社区医护人员可以快速准确到达患者身边，对患者进行救治。智能社区医疗服务中的定位系统的主要应用人群是那些患有残疾、老年痴呆、和精神疾病的人群，他们对地理位置的识别能力较差，当出现紧急情况或者走失的情况下就用到了物联网的定位系统。物联网中能够进行定位的技术包括GPS定位、蜂窝定位、和无线室内环境定位等，但是在社区医疗服务中应用的定位系统是GPS定位，这一技术是最常用的卫星定位系统，社区医院应用这一技术只需要在医院内安装一个特有的GPS接收器和一条卫星通信的准用天线，以提高信息接受的精确度。智能社区医疗服务在这一领域的应用推动了社区医疗服务的发展。3.2基于物联网的社区健康管理模型3.2.1总体架构针对社区居民掌握了中国城市社区慢性病健康管理服务发展情况，调查该地区住户的健康情况，探讨社区卫生信息化建设，整合社区卫生管理服务进展中有着的问题，最终构建了社区住户有效的管理形式。融合物联网技术，通过医学传感器（血压计、血氧仪、心电ECG等）形成个人区域内的无线传感器网络，通过远程传输模块将数据传至社区医疗服务中心服务器，构建“个人一社区”健康管理模型。其总体架构，见图1。图1“个人一社区”健康管理系统总体架构3.2.2个人健康管理模型慢性病病人是健康管理的中心。慢性病个体通常用于收集简单的生理信息，并持续监测血氧，血压，以及体温。监测数据利用无线网络实时推送到对应的社区服务机构。根据“个人-社区”两级系统模型，把社区健康管理服务机制构架划分成硬件意识，数据处理，网络传输，数据存储，以及应用等五个层次。（1）硬件感知层：完成数据的采集感知功能，包括个人环境传感器和控制器。负责完成社区居民生理指标、健康参数等信息的采集。（2）数据处理层：利用感官层取得的个人生理数据，利用收集点，以及网络传输到存储机构展开处理。（3）网络传输层：各采集点的数据通过网络设备与社区存储中心形成一个整体。实现多种通信网络（包括因特网、2.SG/3G,WiFi等）在医疗物联网应用环境中的覆盖和部署。（4）数据存储层：从数据库服务器，以及云存储服务构成，以实现系统的数据存储，以及读写操作。（5）应用层：由中心管理系统、监控系统、采集点管理系统等组成。实现所有数据的处理和相关扩展功能。按照社区居民健康管理的要求，个人健康管理水平通常是对传统生理指标的持续监测，为个人健康档案的动态管理带来数据支撑，为慢性病诊断带来理论依据疾病。传感器设备通过WiFi，或是ZigBee等无线网络与移动设备进行通信，收集到的数据按照可配置的频率实时传输至移动设备。数据获取后，首先展开初步的过滤，以及处理，去除冗余数据，随后将数据传输到社区服务中心的信息库中展开深入的分析。健康管理系统的个人客户端采用Android系统进行软件开发。考虑所占存储空间较小而且具备所有的SQL功能，移动设备选择SQLite作为数据库进行存储。3.2.3社区健康管理模型社区健康管理人员通常进行收集，以及管理，风险因素评估，健康情况评估，以及健康干预研究等。社区健康管理通常划分成四个步骤：信息收集，体格检查，健康信息评估，以及健康干预。信息采集是社区居民基本信息的收集，包括性别，年龄，婚姻，家庭，病史等。健康检查是一段时间内居民十分重要的健康指标的集合，对健康评估存在重要的意义;健康信息评估是对健康状态的诊断，是健康管理的核心技术；健康干预是对危险因素的干预，包括情绪干预、营养干预、运动干预和疾病干预等。基于物联网的社区健康管理的社区级主要建立居民电子健康档案，利用物联网和云计算技术搭建居民与社区服务中心之间远程医疗健康管理平台，采用远程生理指标监控、远程健康管理等方法，进行健康档案的管理和个人健康信息评估。结语尽管从物联网技术来看，国内目前已经存在一些相对成熟的产品，但并未形成大规模发展，而且国家还未出台更具体的政策，产业的发展仍需大力引导。但在新医改体系促进下，智能医疗身为实用性相对强，贴合民生，市场需求相对强的方面之一，无疑会成为发展的关键。尤其是“十三五”期间二三线城市和农村地区的医疗信息化建设加速推进，智能医疗健康管理引来发展契机。参考文献[1]关勇.物联网行业发展分析[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士），2010：07-08.[2]张福生.物联网--开启全新生活的智能时代[M].太原：山西人民出版社，2010：322-328.[3]杨文等.天津市社区卫生服务多元结构研究概述[J].中国全科学，2011，7（5）：56-62.[4]KevinAshton,SanjaySarma,DavidLBrockTheNetworkedPhysicalWorld[R].Auto-IDCenterWhitePaper,2000：77-84.[5]Melon,TowardaGlobalInternetofThings[R].SUNCorporation,2003：109-115.[6]InternationalTelecommunicationUnion.ITUIntemetReports2005：TheInternetofThings[R].Geneva:ITU,2005：12-13.[7]EPoSSExpertWorkshop.InternetofThingin2020[R].EPoSS,2008：34-44.[8]FrerisN.M,KowshikH,KumarP.R.FundamentalsofLargeSensorNetworks:Conneetivity,Capaeity,Cloeks