移動(dòng)醫(yī)療擁抱物聯(lián)網(wǎng)—— 華為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)解決方案

“十三五”期間，“健康中國(guó)”上升至國(guó)家戰(zhàn)略，基于“云大物移”等新興信息技術(shù)的應(yīng)用作為健康中國(guó)的驅(qū)動(dòng)力而備受關(guān)注。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)以其在人員定位、資產(chǎn)管理、輸液健康、病人監(jiān)護(hù)、行為合規(guī)等業(yè)務(wù)的應(yīng)用，極大提升了醫(yī)療效率，減少醫(yī)療差錯(cuò)。華為敏捷分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方案,以醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的技術(shù)需求出發(fā)，分析目前物聯(lián)網(wǎng)與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)建設(shè)結(jié)合的建設(shè)思路，總結(jié)出一套開放的、可持續(xù)發(fā)展的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)模式,讓醫(yī)療機(jī)構(gòu)可以輕松應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)需求。

1.醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)概述

醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)即通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把醫(yī)療業(yè)務(wù)相關(guān)的人員、資產(chǎn)、物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)而言之，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)就是以服務(wù)醫(yī)療業(yè)務(wù)為目標(biāo)“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。

1.1醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

圖1 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖

大腦中樞 — 面向大數(shù)據(jù)的云化開放平臺(tái)

? 基于大數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)處理、決策

? 基于生態(tài)建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)中間件云管理平臺(tái)

? 云化的基礎(chǔ)架構(gòu)，敏捷部署運(yùn)營(yíng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) — 全聯(lián)接敏捷網(wǎng)絡(luò)

? 物聯(lián)網(wǎng) AP：內(nèi)置藍(lán)牙，平滑升級(jí) RFID、ZigBee

? 有線網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接入平臺(tái)

? 3/4G：基于運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)卡接入平臺(tái)

? LAWAN：利用 NB-IoT、LoRa、LTE-e 等低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)接入平臺(tái)

末梢神經(jīng) — 物聯(lián)網(wǎng)傳感器

? RFID、藍(lán)牙、WIFI 等多種頻段回傳數(shù)據(jù)

? 涵蓋智能化、信息化兩套系統(tǒng)

1.2醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段

業(yè)界常見的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)有Wi-Fi、藍(lán)牙、RFID、ZigBee以及LoRa等，各種技術(shù)的對(duì)比見下表。

表射頻技術(shù)對(duì)比表

通信技術(shù) Wi-Fi 藍(lán)牙 RFID ZigBee LoRa 工作范圍(米) 100 30 1-100 100 1k-10k 速率 1G+ 22M 250k 250k 5k 電池壽命 1天 數(shù)天 數(shù)月-年 數(shù)月-年 3-5年 模塊成本（元） 20 10 40 40 45 定位精度 3-5m 1m 1m n/a n/a 工作頻段 2.4G/5G 2.4G 125k/433M 2.4G 433/868/915 MHz 特點(diǎn) 帶寬大，穿透性差，功耗高，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 帶寬中，穿透性差，功耗高，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 帶寬低，穿透性中，功耗中，需定制 帶寬低，穿透性中，功耗中，需定制 帶寬低，穿透性優(yōu)，功耗中，需定制

2.醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用從數(shù)據(jù)類型可以分為兩大類，一類是跟位置信息相關(guān)的，如嬰兒防盜、資產(chǎn)管理、行為分析等；另一類是純數(shù)據(jù)類型的，如生命體征監(jiān)護(hù)、溫濕度管理等。按照?qǐng)鼍胺譃樵呵凹本?、院?nèi)人員資產(chǎn)管理、醫(yī)療安全管理以及院外恢復(fù)監(jiān)控。

2.1院前急救

病人在院前急救的過(guò)程中，救治時(shí)間對(duì)挽救患者生命十分珍貴。借助物聯(lián)網(wǎng)傳感器，可以將患者實(shí)時(shí)的心電圖、脈搏、體溫等生命體征信息，以及其他檢查結(jié)果實(shí)時(shí)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)傳回醫(yī)院。在來(lái)醫(yī)院的路上，醫(yī)生可以提前完成會(huì)診，等病人來(lái)到醫(yī)院直接安排治療工作，爭(zhēng)取更多救治時(shí)間。

2.2院內(nèi)人員資產(chǎn)管理

醫(yī)院內(nèi)部的醫(yī)療設(shè)備，如PACS推車、呼吸機(jī)等設(shè)備會(huì)在不同科室間移動(dòng)，在使用設(shè)備的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備找不到，甚至丟失的問(wèn)題。借助于物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽以及物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)，可以實(shí)時(shí)確定設(shè)備位置、狀態(tài)等信息，快速找到設(shè)備。同時(shí)，結(jié)合報(bào)表系統(tǒng)，能夠統(tǒng)計(jì)匯總出設(shè)備的使用情況以及盈利情況等信息。醫(yī)院輸液一旦漏針，會(huì)造成嚴(yán)重醫(yī)療事故，通過(guò)輸液泵的紅外傳感器和重力傳感器系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)輸液速度，并在漏針或者液體輸完的時(shí)候，自動(dòng)關(guān)閉輸液，防止醫(yī)療事故的發(fā)生。通過(guò)心率、體溫等傳感器，可以在不打擾病人休息的情況下，完成生命體征測(cè)量，并自動(dòng)記錄到醫(yī)療系統(tǒng)中，既提高服務(wù)效率，又改善就醫(yī)體驗(yàn)。

2.3醫(yī)療安全管理

在婦產(chǎn)科，嬰兒被盜、抱錯(cuò)等事故常有報(bào)道。借助醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)母嬰配對(duì)，當(dāng)母親標(biāo)簽和嬰兒標(biāo)簽靠近時(shí)，如果匹配則通過(guò)認(rèn)證，否則告警；利用電子圍欄技術(shù)，在病區(qū)門口，通過(guò)近距離定位器結(jié)合門禁系統(tǒng)，能夠在未授權(quán)嬰兒靠近出口的時(shí)候報(bào)警，并完成門禁自動(dòng)落鎖功能，防止嬰兒被盜。在感染科，SARS等嚴(yán)重感染病患者是禁止私自外出的，一旦發(fā)生病人出逃的情況，會(huì)造成社會(huì)安全問(wèn)題。通過(guò)電子圍欄技術(shù)，同樣可以防止重感染病人出逃問(wèn)題。

2.4院外恢復(fù)監(jiān)控

糖尿病、心臟病等慢性病管理，需要在院外長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控病人相關(guān)指標(biāo)。一方面，可以長(zhǎng)期跟蹤病人生命體征情況，在必要的時(shí)候可以通知病人復(fù)查或者住院治療；另一方面，在突發(fā)情況下，如心臟病突發(fā)，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)通知患者家屬或者醫(yī)院，采取急救措施，防止意外的發(fā)生。

3.醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)模式

從上文的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可以看出，醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的需求是有很強(qiáng)的科室屬性，也就是說(shuō)應(yīng)用范圍和應(yīng)用方式是根據(jù)業(yè)務(wù)定制化建設(shè)的。物聯(lián)網(wǎng)射頻信號(hào)，作為連接傳感器和有線的載體，在信號(hào)覆蓋方式上與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)類似，越來(lái)越多的醫(yī)療機(jī)構(gòu)在建設(shè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，考慮在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)射頻信號(hào)，避免在后期重復(fù)施工布線造成的浪費(fèi)。

3.1醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)模式

常見的Wi-Fi信號(hào)的物聯(lián)網(wǎng)射頻統(tǒng)一建設(shè)的模式有兩種，一種是緊耦合模式，一種是松耦合模式。但是無(wú)論采取哪種模式建設(shè)，基于RFID、ZigBee等技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并不通用，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)硬件和軟件是強(qiáng)綁定關(guān)系，不同廠商之間的硬件和軟件系統(tǒng)是不能天然融合的。

緊耦合方式則是通過(guò)定制化的產(chǎn)品，將無(wú)線接入點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部集成了Wi-Fi射頻的同時(shí)，支持PCIE插槽，通過(guò)定制化開發(fā)將RFID、ZigBee、藍(lán)牙等射頻插卡通過(guò)內(nèi)置的方式集成在產(chǎn)品中，可以作為一款定制化的產(chǎn)品支持醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如圖2所示華為AP4050DN-E架構(gòu)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠一套網(wǎng)絡(luò)滿足多套信號(hào)的覆蓋，節(jié)省重復(fù)投資建設(shè)造成的資源浪費(fèi)。但是，緊耦合模式的缺點(diǎn)也很明顯，大量的定制化開發(fā)工作造成了上線周期長(zhǎng)的問(wèn)題。同時(shí)內(nèi)置插卡需要和無(wú)線接入點(diǎn)制定廠商深度對(duì)接，這樣也造成了嚴(yán)重的技術(shù)壁壘，沒有對(duì)接的廠商無(wú)法基于這一方案實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)射頻基于AP設(shè)備平滑升級(jí)。

圖2 華為AP4050DN-E緊耦合模式

松耦合方式則是目前業(yè)界能看到最主流的方案，該方案在普通AP設(shè)備上，通過(guò)支持PoE OUT功能，用AP對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行供電，完成基于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)射頻升級(jí)。該方案不僅在擴(kuò)展方式上是開放的，沒有廠商壁壘；同時(shí)，升級(jí)成本低，不需要任何定制化開發(fā)。

3.2華為開放的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中，基于Wi-Fi的移動(dòng)醫(yī)療是醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)最基本的要求，同時(shí)也是方案的核心。在Wi-Fi信號(hào)的覆蓋中，需要先建設(shè)完成無(wú)盲點(diǎn)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備選型中，考慮在每個(gè)房間、過(guò)道，以及門診和會(huì)議室等開闊區(qū)域保留開放的物聯(lián)網(wǎng)升級(jí)接口，滿足在各種場(chǎng)景下的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平滑升級(jí)。

圖3 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方案

華為針對(duì)醫(yī)療場(chǎng)景給出定制化的解決方案。在病房和手術(shù)室采用敏分架構(gòu)，敏分架構(gòu)由中央AP9430與遠(yuǎn)端模塊R250D-E組成，中央AP放置于弱電間，一個(gè)中央AP可以下掛24個(gè)，最多48個(gè)遠(yuǎn)端模塊，中央AP和遠(yuǎn)端模塊之間通過(guò)網(wǎng)線互聯(lián)，中央AP負(fù)責(zé)管理，遠(yuǎn)端模塊負(fù)責(zé)信號(hào)覆蓋，具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1）更高帶寬：每個(gè)房間802.11ac Wave2, 最高1.2G帶寬，入室雙條流（業(yè)界最高性能）；

2）避免施工：通過(guò)網(wǎng)線連接，施工更加方便；

3）方便管理運(yùn)維：管理通過(guò)中央AP完成，管理節(jié)點(diǎn)減少95%，故障點(diǎn)可以定位（傳統(tǒng)饋線方式無(wú)法定位天線故障和饋線故障）；

4）更方便的擴(kuò)展性：病房、過(guò)道的遠(yuǎn)端模塊，全部支持PoE OUT功能，給物聯(lián)網(wǎng)模塊供電。架構(gòu)更加開放，升級(jí)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用無(wú)需定制化開發(fā)，也不存在業(yè)務(wù)廠商強(qiáng)制綁定；

5）內(nèi)置藍(lán)牙；

6）支持房間級(jí)定位：能夠判斷終端從哪個(gè)遠(yuǎn)端模塊接入，達(dá)到房間級(jí)的定位。

結(jié)束語(yǔ)

醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助實(shí)現(xiàn)醫(yī)院治療、管理、服務(wù)過(guò)程的智能化、信息化，通過(guò)建立一體化的管理系統(tǒng)、護(hù)理體系、服務(wù)體制，可以幫助醫(yī)院提高服務(wù)水平，優(yōu)化了各項(xiàng)資源配置，從而提高了醫(yī)院的工作效率，為病人提供更加人性化的服務(wù)。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用目前還處于探索和起步階段，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)模式也不盡相同。醫(yī)療機(jī)構(gòu)需要結(jié)合自身業(yè)務(wù)需求，做整體和統(tǒng)一的規(guī)劃，為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)預(yù)留開放的接口。同時(shí)，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的不成熟造成了硬件和軟件架構(gòu)昂貴，在建設(shè)過(guò)程中可先采取試點(diǎn)的方式摸索出一套適合自身需求的建設(shè)模式，循序漸進(jìn)地推廣，最終實(shí)現(xiàn)醫(yī)院擁抱醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)。

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