結合無(wú)線(xiàn)鏈接/智能傳感器　醫療系統提高健康照護質(zhì)量

醫療保健領(lǐng)域將大舉導入物聯(lián)網(wǎng)應用。物聯(lián)網(wǎng)應用范疇已由工業(yè)、建筑、家庭延伸至醫療領(lǐng)域。藉由將多個(gè)傳感器采集之數據傳輸至云端進(jìn)行分析，醫療設備或系統可提供給醫護人員、病患甚至是家屬有效的訊息，進(jìn)而提升醫療服務(wù)質(zhì)量與效率。

在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中，各種終端裝置直接分享采集的信息，并透過(guò)云端更快速、更準確地收集、記錄和分析新的數據。這為多個(gè)行業(yè)帶來(lái)各種可能，它們可以實(shí)現各種有趣的夢(mèng)想，如汽車(chē)能夠感知磨損和損耗，并自行安排維護操作;火車(chē)能夠動(dòng)態(tài)地計算并向候車(chē)乘客報告預計到達時(shí)間。

醫療保健領(lǐng)域是最能從物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中受益的行業(yè);物聯(lián)網(wǎng)原理已經(jīng)用于改善護理接入，提高護理質(zhì)量，最重要的是降低醫療費用，藉由遠程醫療系統，可為偏遠地區的人們提供醫護服務(wù)，并能應用于監護系統，提供源源不斷、準確的數據，幫助醫護人員做出更好的決策。

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)中數據采集、數據分析和數據傳輸技術(shù)日益成熟，更多令人興奮的新型物聯(lián)網(wǎng)驅動(dòng)醫療保健應用和系統隨之出現。

藉由基于無(wú)線(xiàn)傳感器的系統，采集之前無(wú)法獲得的患者醫療數據進(jìn)行分析，物聯(lián)網(wǎng)系統可為過(guò)去無(wú)法獲得護理的人們提供護理服務(wù)，從而實(shí)現該領(lǐng)域的革新，同時(shí)大幅降低醫療保健成本并提高醫療保健質(zhì)量。本文將探討物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代醫療保健領(lǐng)域最新動(dòng)態(tài)及未來(lái)走向，討論其為醫療保健領(lǐng)域帶來(lái)的機遇和挑戰。

今日物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的醫療保健系統，是基于采用物聯(lián)網(wǎng)作為裝置間的網(wǎng)絡(luò )之基本定義，意即裝置透過(guò)位于云端之中央指揮與控制服務(wù)器的安全服務(wù)層(SSL)彼此相互連結，藉此擷取和分享重要數據。此方式不只可用于醫療保健領(lǐng)域，更可擴展到各個(gè)行業(yè)，協(xié)助人們進(jìn)行數據的采集、記錄與分析。

醫療系統提升數據采集準確性

正如物聯(lián)網(wǎng)一詞創(chuàng )造者所述，終端裝置互聯(lián)這個(gè)概念是「一件大事」。1999年Kevin Ashton在一次商業(yè)演講上首次使用了這一短語(yǔ)，10年之后他對此解釋?zhuān)壳?，計算機及因特網(wǎng)幾乎完全依靠人來(lái)獲取信息。問(wèn)題是，人們的時(shí)間、精力和精確度有限，也就是說(shuō)，人們不善于捕捉真實(shí)世界的數據。而解決方法是像他一貫認為的，支持終端裝置自行收集信息，無(wú)須人工干預。

在物聯(lián)網(wǎng)中，終端裝置直接連接到數據并彼此互連的出現非常重要，主要有兩項促成原因：

.傳感器和連接技術(shù)的進(jìn)步，支持終端裝置采集、記錄和分析過(guò)去無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)的數據。在醫療領(lǐng)域，這意味著(zhù)人們能夠隨著(zhù)時(shí)間的推移采集患者數據，可實(shí)現預防性保健，支持早期診斷急性并發(fā)癥，并推動(dòng)人們了解治療(通常是藥理治療)有助于改善患者的健康狀況。

.終端裝置能夠自行采集數據，消除人輸入數據的局限性，終端裝置能夠在醫生需要數據的時(shí)候，以其所需的方式自動(dòng)獲取數據，這種自動(dòng)化可減少錯誤風(fēng)險。在幾乎任何行業(yè)，減少錯誤都意味著(zhù)提高效率、降低成本、提升質(zhì)量;然而，這是醫療保健領(lǐng)域的特殊需求，同時(shí)也利害攸關(guān)，因為在醫療領(lǐng)域，人為失誤可能意味著(zhù)生與死的差別。

物聯(lián)網(wǎng)具備龐大經(jīng)濟效益

雖然思科(Cisco)咨詢(xún)服務(wù)部總經(jīng)理Joseph Bradley表示，如今僅有1%的事物實(shí)現了互連，然而多個(gè)行業(yè)正在創(chuàng )建物聯(lián)網(wǎng)基礎設施的基本構件。以下為幾個(gè)實(shí)例：

.家庭和建筑自動(dòng)化

數字營(yíng)銷(xiāo)長(cháng)Lauren Fisher將Nest Learning Thermostat做為證明，該裝置采集有關(guān)家庭環(huán)境和屋主的溫度喜好數據，并自行進(jìn)行默認，從而在該信息的背景下高效地運行。該技術(shù)框架為能源供貨商提供連接，以更好地管理能源網(wǎng)。

.汽車(chē)設計和制造

虛擬行動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商Alex Brisbourne介紹了汽車(chē)業(yè)越來(lái)越廣泛將自動(dòng)化應用設計到汽車(chē)中，提供維護監測、燃油和里程管理、駕駛員安全及其他功能，整合這些功能的成本很低但盈利潛力巨大;同時(shí)，基于云端計算的服務(wù)器，可分析數據并自動(dòng)采取行動(dòng)，例如，在適當的時(shí)候自動(dòng)安排維護預約，這將進(jìn)一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

.公共交通/智能城市

倫敦iBus系統的八千多輛公交車(chē)均配備了全球衛星定位系統(GPS)功能，以及多種可傳輸車(chē)輛位置及當前進(jìn)展數據的其他傳感器，因此公車(chē)站的告示牌可顯示某輛公交車(chē)即將到達的詳細信息。

物聯(lián)網(wǎng)概念已經(jīng)在能源如智慧照明、智慧電網(wǎng)和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域被采用。根據eWeek2一份有關(guān)思科與記者的電話(huà)會(huì )議報告表示，隨著(zhù)連接的不斷增加，物聯(lián)網(wǎng)為企業(yè)和全球經(jīng)濟帶來(lái)的價(jià)值也將會(huì )增加。eWeek報告描述了思科的愿景是已超越物聯(lián)網(wǎng)到實(shí)現萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoE)，不僅包括終端裝置，還包括人、數據和流程，幾乎包括連接到因特網(wǎng)或穿越了因特網(wǎng)的任何事物。思科預計，到2020年IoE為全球經(jīng)濟帶來(lái)的價(jià)值，將達到14萬(wàn)4,000億美元。

接著(zhù)，回到物聯(lián)網(wǎng)如何用于醫療保健產(chǎn)業(yè)，并探討它如何使該產(chǎn)業(yè)變得更好。

物聯(lián)應用展現醫療價(jià)值

物聯(lián)網(wǎng)在多種醫療保健應用中發(fā)揮重要作用，一方面可以管理慢性疾病，另一方面還可以預防疾病，以下例子展示出其已然發(fā)揮的重大潛力：

.臨床護理

生理狀態(tài)須要密切關(guān)注的入院患者，可借助物聯(lián)網(wǎng)驅動(dòng)的無(wú)創(chuàng )監測實(shí)現連續監測。此類(lèi)解決方案采用傳感器采集全面的生理信息，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)和云端分析，同時(shí)儲存信息，然后將分析后的數據以無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送給護理人員，進(jìn)行深入的分析和審查。

此方式取代了專(zhuān)業(yè)醫務(wù)人員定期前往檢查患者的生命體征這種流程，相反的，它提供連續的自動(dòng)化信息流。這樣連續的關(guān)注除了提高護理質(zhì)量外，還能降低護理成本，因為無(wú)需護理人員主動(dòng)參與數據采集和分析。

此類(lèi)系統的一個(gè)示例為Masimo Radical-7，這是適用于臨床環(huán)境的健康監測儀，它能夠采集患者的資料并以無(wú)線(xiàn)方式傳輸，用于連續顯示或通報。監測結果可完整、詳細地展示患者的狀態(tài)，讓臨床醫生能夠隨地進(jìn)行審查。該監測儀整合了飛思卡爾(Freescale)的i.MX應用處理器技術(shù)，以增強圖形功能，能夠以超高分辨率顯示信息，并具有觸控用戶(hù)接口，使該技術(shù)簡(jiǎn)單易用。

.遠程監測

全球有許多人因無(wú)法享用有效的健康監測而導致健康受損?，F在，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現連接的小型、功能強大的無(wú)線(xiàn)解決方案，可讓健康監測服務(wù)走向這些患者，而不是讓患者去尋求健康監測服務(wù)。使用這些解決方案，人們可以從多種傳感器安全擷取患者的健康數據，并利用復雜的算法進(jìn)行分析，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接與專(zhuān)業(yè)醫護人員分享，這樣，醫護人員就能夠給出適合的健康建議(圖1)。

圖1　遠程患者監測示意圖

因此，慢性病患者出現并發(fā)癥的可能性將降低，且急性并發(fā)癥可以在患病前診斷出來(lái)。例如，可以全天候監控正在服用洋地黃治療的心血管疾病患者，以防止藥物中毒。從心電圖(EKG)上可以很容易地檢查出心律不齊的病癥，如果心電圖數據指示心臟血氧不足，可以更快發(fā)現心臟問(wèn)題。匯集的數據還可以向人們提供信息，使其做出更加有利于健康的選擇，采取更多醫療保健預防方法。

另一個(gè)實(shí)現遠程監控技術(shù)的例子為飛思卡爾家庭健康中心參考平臺(Home Health Hub Reference Platform)(圖2)，此平臺采用i.MX應用處理技術(shù)，并與遠程網(wǎng)關(guān)中的無(wú)線(xiàn)連接和電源管理等關(guān)鍵功能緊密整合，因而能采集和共享患者健康信息。集線(xiàn)器從各種傳感器獲取患者數據，然后安全地儲存在云端中，提供給參與病患護理的人員。這樣的數據匯集設備將很快普及，它們不僅能收集醫療健康數據，還能管理家中的其他傳感器網(wǎng)絡(luò )，如智能能源、消費電子、家庭自動(dòng)化和安全系統的數據。

圖2　家庭健康中心參考平臺

.及早干預/預防

健康的人也能從物聯(lián)網(wǎng)設備監控其日?；顒?dòng)和生活中受益。例如，獨居老人可能希望有一臺監控設備，可以在其日?；顒?dòng)中檢測出摔倒或其他突發(fā)情況，并將情況報告給緊急響應人員或家庭成員。另外，如遠足或騎自行車(chē)等運動(dòng)族群也可以終身從這樣的解決方案中受益，尤其是如果它能成為一項可穿戴裝置。

相關(guān)解決方案如飛思卡爾的Sonamba日常監控解決方案，針對老年族群，以策略性部署的傳感器來(lái)監控其日?；顒?dòng)，并將異常情況經(jīng)手機報告給護理服務(wù)人員或家庭成員。此外，還有Numera Libris行動(dòng)個(gè)人健康網(wǎng)關(guān)，旨在檢測出摔倒情況，無(wú)論在家中還是外出時(shí)，都能管理個(gè)人健康狀況。

以上為基于物聯(lián)網(wǎng)的醫療保健解決方案的幾個(gè)例子，目前更多案例正在涌現。但是，未來(lái)的真正景象是，這些小型應用能匯聚成一個(gè)完整的大應用，舉例而言，忘記吃藥的病人親屬將可收到告警，知道病患現在的位置，并可遠程檢查他們的生命體征，確認他們是否生病;同時(shí)，汽車(chē)導航系統可告知哪家醫院床位空余最多、最通暢的到達路線(xiàn)，甚至在哪停車(chē)。

整合MCU　智能傳感器實(shí)現醫療監控

前面所述的醫療保健實(shí)例，能成功使用物聯(lián)網(wǎng)，主要依賴(lài)于一些支持技術(shù)。沒(méi)有它們，就不可能獲得健康監測等領(lǐng)域的應用所需的可用性、連接性和功能。

智慧傳感器結合了傳感器和微控制器(MCU)，可以精確測量、監控和分析各種健康狀況指標，使人們能夠在醫療保健領(lǐng)域發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的作用。這些指標可以包括心率和血壓，以及血糖或血氧飽和度水平等基本生命體征。智慧傳感器甚至可以放入藥瓶中，并連接到網(wǎng)絡(luò )，指示病人是否已按時(shí)按量服用藥物。為了使智慧傳感器高效工作，MCU必須包含幾個(gè)基本功能：

.低功耗運行

這是保持裝置小型化和延長(cháng)電池壽命的關(guān)鍵，也是物聯(lián)網(wǎng)裝置要保持可用不可少的一項特性。

.整合的高精度模擬功能

此技術(shù)使傳感器能夠以較低的成本獲得高精度。

.圖形用戶(hù)接口(GUI)

此接口使顯示設備能提供具有生動(dòng)細節的大量信息，并能很容易地讀取這些信息，從而提高可用性。

網(wǎng)關(guān)是一個(gè)信息中心，可收集傳感器數據，對其進(jìn)行分析，然后通過(guò)廣域網(wǎng)(WAN)技術(shù)將其傳送給云端。網(wǎng)關(guān)可用于診所或家庭環(huán)境，在后者，它們可以組成更大的連接資源，以便在家中就能管理能源、娛樂(lè )和其他系統。

連接標準推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)普及

對于大量復雜裝置須要彼此通訊的任何環(huán)境來(lái)說(shuō)，標準都是一個(gè)固有挑戰，這也正是醫療保健領(lǐng)域所面臨的情況。更廣泛的通訊協(xié)議標準，是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)普及的關(guān)鍵。

幸運的是，標準化組織正攜手護理服務(wù)提供商，努力創(chuàng )建監控裝置之間的無(wú)線(xiàn)通信指南?？刁w佳健康聯(lián)盟(Continua Health Alliance)成立于2006年，是醫療保健公司和技術(shù)公司的聯(lián)盟組織，旨在建立可互操作的個(gè)人健康解決方案指南?？刁w佳健康聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)布了一系列標準規范，以確?；ゲ僮餍?今后，購買(mǎi)康體佳認證裝置的機構，可確保與物聯(lián)網(wǎng)應用中的其他認證裝置互連。

康體佳裝置標準是大型標準環(huán)境的一部分，大型環(huán)境標準包括由國際標準化組織(ISO)建立的信息技術(shù)標準，以及電機電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)建立的工程標準。

在無(wú)線(xiàn)技術(shù)中，IEEE為局域網(wǎng)絡(luò )(LAN)設定無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )(Wi-Fi)(IEEE 802.11)，和ZigBee(IEEE 802.15.4)網(wǎng)絡(luò )標準;為個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò )(PAN)設定的標準包括藍牙(Bluetooth)、BLE，以及IEEE 802.15.4j和IEEE 802.15.6，這些都是與人體局域網(wǎng)絡(luò )(BAN)相關(guān)的IEEE標準。

蜂窩網(wǎng)絡(luò )標準包括全球行動(dòng)通訊系統(GSM)/通用行動(dòng)電信系統(UMTS)和分碼多任務(wù)存取(CDMA)。專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )仍然在醫療環(huán)境的常規應用，特別是物聯(lián)網(wǎng)應用中發(fā)揮作用，但隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)不斷向標準架構發(fā)展，其作用似乎被削弱。

醫療保健掀革　物聯(lián)網(wǎng)應用扮要角

預測已久的醫療保健物聯(lián)網(wǎng)革命已經(jīng)開(kāi)始，本文所舉的幾個(gè)例子就是明證。而且，這些還只是眾所周知的冰山一角，因為新的案例正在不斷出現，以滿(mǎn)足對于可擔負、可接入護理的迫切需要。同時(shí)，我們看到，物聯(lián)網(wǎng)在自動(dòng)化的基本構件和機器對機器(M2M)通訊的不斷建立，帶來(lái)服務(wù)層增加而完善基礎設施。