物联网如何助力医疗保健

Lucas Mearian 陈琳华

物联网由具有唯一ID的小型计算设备组成，并通过网络联接在一起以执行特定的任务。在医疗保健领域，这可能意味着其可以监控建筑物温度、空气流量、医疗设备，甚至是在医疗机构内外患者的健康状况。

由于具有独立的通信数据能力，因此其可以消除人类与配置了物联网设备和中央数据存储库系统之间的直接人机交互，从而实现流程自动化，提高效率和数据准确性。

Gartner在今年1月份发布了对511位美国企业IT经理的调查报告。报告显示，物联网的采用正成为主流。在接受调查的受访者中，有11%的人在医疗保健企业工作，86%的受访者表示已为大多数业务部门配备了IoT架构。

对年收入超过1亿美元企业的调查显示，79%的医疗保健提供商已在其生产流程中使用了物联网。

医疗保健行业的首席信息官的物联网预算与引领物联网部署的其他行业（包括制造、制药、能源、零售和运输）的预算持平。据Gartner的报告显示，在医疗保健领域，过去两年中物联网每年的预算增长幅度为10%，下一财年的预算增长幅度为13%。

目前尚不清楚新冠肺炎疫情的大流行将如何改变物联网在医疗保健中的用途，但是市场研究机构Juniper Research预测，未来远程监控功能的使用将会出现增长，以最大程度地减少公共互动。智能温度计制造商Kinsa汇总了用户的体温和症状数据，以识别整个美国境内可能爆发疫情的区域。

市场研究机构IDC表示，在医疗保健行业中，物联网部署发展最快的领域之一是医疗保健基础设施监控。据IDC的《2019年全球物联网调查》（对147位受访者进行调查）显示，在欧洲有29%的医疗保健设施正在尝试将物联网设备用于建筑监控和管理，16%已经进入生产系统当中。

例如，具有Wi-Fi功能的智能恒温器允许用户编程和调整温度设置，除外这些设备还可以进行自学习，并根据趋势数据（通常是建筑物何时有人居住或无人居住）来调节温度。

据IDC 的数据显示，跟踪温度、员工手部卫生状况和患者在家中服药情况的设备是欧洲最常用的物联网系统。

在医院中，当员工或患者在场时，智能灯泡以及走廊和房间移动传感器可以进行通信。这些数据可用于调整建筑物中的环境控制。

当物联网与实时定位服务（RTLS）结合在一起，医院可以追踪患者的地理空间信息。入院腕带曾经是纸制的，上面印有可识别个人身份的信息，现在这些腕带中通常包含了极薄的物联网芯片，可以通过低功耗蓝牙实时传输患者的位置。

有时，在病人去医院检查后决定不做任何治疗就离开了，这种情况并不罕见。有时，患者可能在现场，但是患者并不在指定的位置。Gartner高级研究主管Gregg Pessin说：“按照程序，患者应当在那里，但是实际上没人知道他们在哪里。知道他们的位置可以节省大量时间和精力。”

如今，手腕带和脚腕带还可用于在产科病房中追蹤新生儿，从而防止婴儿被盗。如果将带有跟踪设备的婴儿从特定病房中移出，设备会提醒安全团队，并自动或人工锁定电梯和门口。

与人员结合在一起后，物联网跟踪芯片还可以跟踪药物和昂贵的医院设备，以及从急救车、便携式X射线机到轮椅在内的所有东西。

医疗设备（包括可穿戴设备）引领潮流

目前，医疗设备正在引领物联网革命。生命体征监护仪、心脏起搏器和连续血糖监护仪（CGM）均可生成遥测数据，这些遥测数据可被自动上传到患者的电子病历（EMR）中，方便医生进行更准确的诊断和治疗。

医疗诊断占据了医院账单的很大一部分，因此当远程监控技术将医疗检查程序从医院转移到患者家中时可以降低护理成本。

苹果手表已成为最受欢迎的消费者健康监控设备之一。

苹果手表和Fitbit等可穿戴设备以及健康应用程序有望成为该行业最赚钱的市场之一。摩根士丹利估计，根据苹果手表的普及程度以及其健康功能（例如监测心率和步伐）苹果在医疗保健市场的销售额到2021年将达到150亿美元，到2027年将达到3130亿美元。

自2018年全面上市以来，苹果公司的Health Records移动患者健康记录聚合器在医院的测试中获得了很高的赞誉。

据IDC的研究显示，今年预计将有1/4的患者参加“ BYOD”（带自己的数据）医疗保健方案。

美国宾夕法尼亚大学医学院的首席信息官Mike Restuccia说：“了解患者的所有相关数据是非常好的，例如他们的药物、过敏史、问题清单、实验室结果、放射学报告等。另一方面（对于临床医生而言），我面对的只是更多的数据，我需要筛选更多的数据。”（该医学院是苹果应用程序的12种原始测试版的测试者之一。）

Restuccia说：“我认为这将是苹果公司的下一个挑战。现在有了这些原始数据，那么如何将其转换为对临床医生更友好、更直观的东西？目前还不包括医生的记录，这可能是件好事。”

苹果Health Records功能基于现有的健康应用程序（2014年在iOS 8上发布），其允许医疗机构通过API连接到EMR系统，以标准格式与患者共享数据。

Epic Systems、Cerner、Athenahealth、Meditech和Allscripts等EMR供应商与Apple合作，实现了与移动应用程序的集成。当患者下载苹果健康应用程序并选择允许其健康数据从医疗保健提供者传输到Apple的Health Record时，该数据将被加密且不会离开Apple的网络。

约翰·霍普金斯医学院首席医学信息官Peter Greene博士表示，现在有超过40万名患者正在使用医学院的门户网站（由Epic的MyChart应用程序提供支持），通过Apple的健康记录访问他们自己的EMR。

Gartner的Pessin说：“Fitbit或苹果手表都是一种物联网设备，不过它们尚未经过临床评估，因此医生还不能使用这些数据来做出决策。尽管如此，这些设备最终将会获得FDA认证，医生也希望使用来自这些设备的数据。”

具有蓝牙功能的体重秤和血压袖带，以及用于追踪疾病或病症症状的应用程序会自动将更新发送给医师，并允许他们追踪患者对治疗的反应，从而无需进行多次随访。

可以定期测量患者体温、血压、脉搏和氧气水平的医院内物联网设备可减轻医护人员的负担。Pessin指出，更重要的是，这种自动化降低了人为错误地将数据输入患者EMR的可能性。

Pessin 说：“做出医疗保健决定的医生可以更准确地了解患者的状况。这也意味着医疗保健服务可以被更快更好地交付。迅速提供更准确的信息意味着医生能够更快地做出反应，患者的康复速度也会更快。这是关键，不过这是我们以后的目标。”

苹果公司的Health Records 功能是iOS 内置的健康应用程序的一部分。

IDC称，在欧洲，医疗保健领域内的十大物联网的生产部署包括温度跟踪、资产和库存跟踪与管理、员工手部卫生、远程监控患者的健康状况、用于健康和保健跟踪的智能手表，以及提醒患者在家中按时服药的智能药盒。

根據Gartner的研究，医院和患者使用的物联网设备将在未来8～10年内成倍增长，其主要用途如下：

·追踪慢性病。全球对慢性病的远程监控将从2018年每100人中才有一人使用物联网设备增长到2028年每17人中就有一人。

·美国老年人护理和辅助生活设施将通过增加医疗监控设备优化稀缺资源，相关设备从2018～2028年由每位居民1.5台增加到12台。

·医院将在2018～2028年期间将其在全球范围内的跟踪标签数量增加两倍以上，以对资产和人员进行定位，提高资产利用率。

·让非急诊患者远离急诊室，减少不必要的昂贵住院费用，全球慢性病管理（占医疗保健支出的75%以上）的支出将从近110亿美元增长到390亿美元。

·供应商将在2018～2028年间将全球范围内的辅助生活设备数量从80亿增加到960亿，从而让患者在家中或患者在自己选择地点生活时能够得到技术辅助。

·为了让患者能够自由出行，同时减少医疗保健提供者的设备库存，2018～2028年期间，全球运输的医疗保健用物联网物品中，40%以上将使用跟踪标签。

据Gartner 的数据显示，医疗保健提供商的物联网支出将从2018 年的160 亿美元增长到2028 年的近520 亿美元，复合年增长率为12%。慢性病管理的收入增长最大，达到280 亿美元;医院卫生监测的增长率最高，复合年增长率为38%。

医疗保健物联网设备的协同工作

Gartner在医疗保健中将物联网称为“医疗保健物联网”（IoHT），该设备的范围涵盖临床、设施、 以及通过智能技术进行联接、通信和互操作的后端办公机制。它们能够感知并监控患者和环境等对象的状态或性能。

物联网技术通常与一个或多个应用程序集成在一起，以提供特定的功能，例如对住院患者进行临床患者监控。Pessin称，医疗保健机构还有许多其他的应用程序，包括HVAC控制、血液和组织库状况监控、物料管理和集中供应库存控制。

与单个物联网传感器或仪表的功能相比，最重要的是，设施的历史趋势数据或远程监控网络能够提供哪些东西。与医生进行检查相比，随着时间的推移，它们可以更准确地显示患者的医疗状况。

医院设施管理也受益于发送到存储库的趋势数据，该存储库收集了整个建筑物内的空调、暖气或用水情况。

使用Maximo 3D 数字孪生软件查看的UCSF 精准癌症医学大楼。

例如，智能恒温器会不断测量整个建筑物的温度，物联网设备则会为其打上时间戳。运动传感器可检测患者或工作人员何时在房间和走廊中，因此它们有能力将数据上传到分析系统中，以绘制更大的历史图片，从而调整能源使用甚至改善患者护理。

Pessin 说：“这就是我要与客户沟通的东西。我们拥有所有这些设备，但是我们忽略了一件事，那就是发生在医院内部的事情，它们能够内置数据和新的洞察力。情境感知对于医疗保健的未来至关重要。”

医院的“数字孪生”正在改变设施管理

去年秋天，加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF）的卫生系统开设了一座新的18万平方英尺的精准癌症医学大楼（PCMB）。在建筑物建造之前，設施团队与IBM Maximo合作，创建了PCMB的3D数字孪生模型，其中包含了6.3万个“资产”或从建筑模型中导入的特定建筑物对象和设备。这些资产涵盖了从HVAC过滤器、水暖阀门到电源插座、防火墙在内的所有内容，其中许多资产都带有可监控并发送警报的物联网传感器。

通过Autodesk的Revit建筑信息建模（BIM）软件构建的3D建筑渲染是计算机维护管理系统（CMMS）的一部分，该系统使得设施管理者可以通过一个单一的窗口即可查看所有资产并以分钟为单位响应正在发生故障的系统或是已发生故障的系统，而不是数小时或数天。

例如，设施管理员可以单击资产，如建筑物屋顶上的大型空气处理机，查看系统的过滤器，然后深入查看制造商的信息、RFI、AFI或某个过滤器组上的其他元数据。管理者还可以查看建筑物的所有其他系统或受滤网影响的区域。这些系统中的许多系统都带有物联网传感器，可通过CMMS软件进行联接，并用于报告系统故障或潜在问题。

加利福尼亚大学旧金山分校设施执行总监Bruce Mace说，与一个建筑系统相关的信息非常多。建筑物管理员可以单击特定的医院空气过滤器，然后跟着空气流向上追踪至屋顶的排气风扇，或跟着空气流向下追踪至其服务房间。

Mace说：“我可以沿着这条路线一直追踪到某个房间排风口的控制值。热量、气流和温度等任何数据都通过数字孪生连接起来。随着时间的流逝，所有这些属性对于像我这样的人来说都具有很高的价值。”

在3D BIM软件之前，设施管理使用的是纸质图纸或二维AutoCAD。依托建筑物的数字孪生和CMMS软件的物联网设备报告包括了从振动传感器、空气计量表、水表到照明和恒温器等各类数据。

Mace说：“包括水流量、热量、温度和空气压力在内的所有数据都是我运营医院所需的所有东西。这些数据可通过这个数字孪生，即物联网进行联接。然后我就可以开始安全地建造了。”

由于原装的物联网传感器附带的系统中存在大量潜在数据，因此设施管理和建造团队必须在建筑项目合同阶段对它们进行筛选，让其仅占数字孪生元数据的10%，这样更易于管理。

Mace说：“每个系统，比如内部冷水系统都有一个建造模型。制造商将用该模型制造特定的管道。我们可以进入3D建筑模型当中，并模拟发生漏水的情况，它们会告诉我们上层的隔离阀门在哪里，同时还会告诉我们当打开隔离阀门阻止漏水时哪些房间会受到影响。”

Mace补充说：“过去，发现整个路线要花费数小时甚至数天，而现在我们可以在几分钟内完成。节省下来的时间是一个天文数字。”

例如，设施管理团队近期成功对手术室墙壁的漏水进行了隔离，漏水也并未导致手术室长时间的停用。设施管理团队迅速找到了关闭水源的阀门，从而阻止了渗透到墙壁中的水污染手术室的情况。水管工到达后只需在漏水影响到的16英寸范围内的墙壁上切一个孔，就可以迅速进行修复了。第二天早晨手术室又恢复了使用。

Mace说：“过去，这可能需要两天或三天。由于这些手术室每分钟会产生一千美元成本，再加上病人护理的转移，这将会产生巨大的影响。物联网的联通性所带来的效率，使管理员能够及时查看和收集数字孪生的数据，并使用这些数据解决遇到的任何问题。”

当系统不符合安全标准时，传感器还可以向设施管理发出警报。例如，PCMB的药房必须保持严格的正负空气压力，以确保化学疗法中使用的药物不会受到污染。Maximo CMMS通过大楼的数字孪生接收来自气压传感器的实时数据，当传感器达到压力临界时，它们就会向设施管理部门发出警报。

尽管能够隔离管道破裂或监控走廊温度对于降低供暖成本非常有价值，但是Mace认为“风险规避”是PCMB数字孪生的最大优势。他说：“如果我能防止某人感染军团菌或防止某人污染化学药物，那么它们的风险规避能力将大大超过我们以前所能做到的。”

个人身份信息漏洞需高度关注

尽管物联网在医疗保健行业中被大量使用，但是这些设备所收集数据的安全性仍然令人担忧。

Gartner的Pessin表示，他接到了许多医疗保健机构的首席信息官和首席安全官的电话，他们都很担心物联网会通过医疗设备给组织机构带来安全威胁。

尤其是在美国，存在与HIPAA法律合规有关的网络安全和受保护的健康信息（PHI）问题，因为医疗保健中的许多物联网都涉及患者。PHI是1996年HIPAA隐私法案中受保护的个人身份信息中的一个子集。

Pessin说：“如果要将某人的识别信息存储在设备中，则必须保护该设备不受网络罪犯的侵害，因为这对他们来说可能是有价值的信息。”

使用健康监视器的医院不仅要防止数据丢失，还要阻止黑客入侵设备，而不仅仅是保护设备本身中的信息。监控器连接到医院网络，并可用作进入病历或会计后台办公室等其他内容的入口点。

不幸的是，根据Gartner的说法，医疗保健机构对物联网设备的采购、部署、管理和操作往往是在部门和企业这个层级展开的，从而造成了不必要的复杂性和风险。

为了应对物联网项目带来的安全性和合规性挑战，医疗保健机构应将项目与当前的集中式治理实践结合起来。尽管物联网在临床网络上属于一个不同类型的边缘或端点，但是它们仍必须要遵守法律规定的安全性、隐私政策和程序。

“目前的情况是医疗设备尚无联邦法律约束。虽然政府出台了指导原则，但是没有法律强制规定医疗设备制造商必须采取适当的措施来保护它们 FDA称这样做是个好主意，并给出了很多关于如何做的指南……但是还是没有法律强制规定必须这样做。”

本文作者Lucas Mearian为资深记者，长期关注金融IT服务（包括区块链）、医疗保健信息技术以及移动性管理、安全、硬件和应用等企业移动化问题。

原文网址

https：//www.computerworld.com/article/3529427/how-iot-is-becoming-the-pulse-of-healthcare.html？nsdr=true&page=2

据2019年Gartner 的一项调查显示，3/4 的医疗保健提供商希望在3 年内从物联网项目中获得财务回报。