物联网医学技术在临床中的应用进展

黄莹，凌宙贵

(柳州市工人医院呼吸与危重症医学科，广西 柳州545005)

0 引言

物联网(Internet of Things，IoT)是当今计算机技术和信息时代必不可少的元素，是以互联网为蓝本进行网络扩充与延伸，将相关领域中的各种设备与互联网有机地融合而形成一种具有特殊功能的网络[1]。近几年来，物联网技术以骇人惊闻的速度发展，预计截止到2020年底，将有超过250亿个产品的设备依赖于物联网连接[2]。物联网广泛应用于多个领域，医疗卫生领域是其典型应用之一，美国、欧盟、日本、韩国等发达国家一直在关注物联网医学的应用，因此，将物联网技术和医疗健康行业结合起来是我国卫生信息化发展的方向。我国“十二五”规划指出，物联网十大应用领域其中就包括物联网医学，也将其纳入“服务百姓健康行动”的内容之中[3]。物联网医学(Medical Internet of Things)是基于无线传感器、计算机技术和网络设施的组合，医院、患者和医疗设备三者之间紧密联系，从而可以使病人方便就诊、检查和治疗。物联网技术将会促进我国医疗卫生事业的发展，向全民提供高效、安全、方便及快捷的诊疗环境[4]；同时，还存在便民、惠民、利民的重要作用，例如：协助健身、进行健康教育及健康咨询等[5]。通过物联网与医学的强强联合，医疗资源将会得到优化配置，医疗产业也会出现前所未有的热潮。物联网技术已成为医疗领域中各个环节的重要因子，本文着重就物联网医学技术在分级诊疗、急救处理、慢性病管理及早期肺癌诊治中的临床应用作一阐述。

1 物联网医学在分级诊疗中的应用

慢性病占我国全部疾病的百分之八十以上，慢性病人群大部分分布于老年群体，且有着较高的病死率，因此给医疗和保健造成严重负担。在我国，三个级别医院之间医疗资源和医师经验存在差别，基层医院存在技术掌握不足、医疗设备持有率低以及不能得到公民足够认可的问题，即“三低”现象。各级别医疗机构就诊患者数量存在显著差距，大医院掌握多数优势医疗资源，故形成就诊难、住院难的“两难”形式。此外，大医院病患人数较多，医生诊疗时易造成预防差、保健差、管理差和康复差的“四差”困境[6]。基于物联网技术平台形成的分级诊疗是最科学、最先进的医疗模式，因此，国家卫健委在我国各地区推行分级诊疗制度，指的是按照疾病的发展和治疗的不同程度进行等级划分，相应的疾病在对应级别的医院进行治疗，医疗过程从全科化转变成专科化，以此可解决“三低、两难、四差”的问题[7]。为了克服不同级别医院间医疗资源和医师经验的差别，并且向病患提供全程医疗服务，物联网医学通过其理论和技术，使大小医院医生、患者与医疗设备完成整合，建立了大医院、基层医疗机构和家庭三级联动的平台。患者先在高级别医院确诊、评估病情程度和制定个性化诊疗方案，然后由社区医生和上级医院专家联合管理，如此一来，可从根本上改变小医院“三低、两难和四差”现状，也能有效节省医疗资源和提升医疗服务质量[6]。

物联网医学分级诊疗不仅能实现优质的便民医疗服务和民众自我健康管理，还可解决医疗卫生资源分布不均问题，使其在不同级别医疗机构纵向流动，对于缓解紧张的医患关系和降低卫生支出也发挥出巨大作用。我国目前已有多个医院采用社区健康管理模式，如网上分级导诊模式、慢性病管理平台、互联网医联体等[8]。此外，众多地区积极探索并开展分级诊疗工作，充分利用信息技术建立面向分级诊疗的信息服务模式。通过建立相关云平台，可实现体征自测、医生咨询、疾病百科以及移动客户端在线挂号等服务，人们可以利用智能手机与电脑设备可查询自己的健康数据以便了解自身健康情况。例如浙江省在卫生信息平台的基础上建立了分级诊疗信息系统，使得浙江全省医疗单位的转诊信息得到统一[9]；天津市通过建立手机APP平台，患者只需将个人账户绑定在APP上就能得到就医提醒、健康追踪等服务；温州市的双向转诊平台，使医疗资源由横向转为纵向整合[10]；上海、厦门、杭州市以提供连续、全程的健康服务列为目标，三级医疗卫生机构联合家庭医生团队等提供传统医疗、预防保健及康复护理服务，服务主体为60岁以上老年人和慢性病患者[11]。许多学者也就此展开讨论，如刘春富[12]以区域信息平台构建为立足点，认为建立“基层首诊、分级诊疗、双向转诊、上下联动”的就医格局可健全医疗服务体系，同时有利于提高医疗服务的质量和效益。孟群等[13]学者认为大型医疗机构重点在于对危重病人和病情复杂的患者进行救治，基层医疗机构则解决常见、多发的疾病和慢性病，利用新信息技术将以往单一的服务模式转变为多样化的服务模式。吴文强等[14]从“成本-收益”的经济视角，利用演化博弈模型探索我国双向转诊制度的建设和发展，指出调整政府政策、建立协调机制、整合医疗资源、精简转诊流程等可以促进医院间的合作、加快双向转诊制度的建立。

为了更好地执行分级诊疗和提高其效率与质量，中山医院肺部肿瘤综合诊疗中心主任白春学院士提出物联网医学 五 步 法(5As)：“询 问(ask，1A)、评 估(assessment，2A)、建议(advisement，3A)、安排(arrangement，4A)和物联网技术辅助(assistantwith internet of things，5A)”。据此可建立三级医院网络双向转诊机制，实现不同医疗机构间患者诊疗信息的分享和互通，从而提高医学专家的服务效率，扩大服务范围[15]。依据该五步法模式，目前可广泛应用于多种慢性疾病的分级诊疗，如慢性阻塞性肺疾病、肺癌、急性呼吸窘迫综合征、哮喘、睡眠呼吸暂停综合征及高血压等[6,16,17]。

因此，根据我国目前的国情，想要使就诊流程化繁从简，医疗资源合理分配，医疗服务公平、可及、经济和有序，实现各级医疗卫生机构信息系统的相互连通，就必须在云平台、大数据、互联网以及物联网的基础上构建分级诊疗信息系统[18]。

2 物联网技术在急救处理中的应用

院前急救在急救医学服务体系中至关重要，做好院前急救可有效提高救治率。在传统的急救中，由于不能迅速获取对救治有用的信息，医护人员常常因此而耽误患者救治时间。通过引入射频识别(RFID)和WSN技术，对原有急救方式加以改进，构建一种新型的医疗急救模式，不仅可以帮助医护人员将院内急救工作提前至院前，还能有效提高伤患救治率[19]。

朱晓荣等[20]创建了一个新颖的急救系统，首先要为公民开发个人RFID卡，将用户的个人信息和医疗档案保存在其中，病人的医疗数据交给医院或急救中心的服务器接收、存储和处理。患者在拨打120后，医护人员可立即通过掌上电脑(Personal Digital Assistant，PDA)读取患者RFID卡信息，从中能了解患者过去的健康状况，如有何基础疾病史等。此外，医护人员将患者的伤情、入院后要完善的检查等记录在PDA上，院内医生就能在患者到达医院前了解患者状况，并做好相关救治准备。由此运送患者和救治准备同时进行，可有效缩短抢救时间，提高急救效率。吴华辉等[21]利用蓝牙、无线网络、GPRS以及GPS构建的信息处理平台，紧急医疗救援过程中物品和人员在网络进行连接，方便相关人员对物资进行识别、管理和控制。有的学者还提出，在急救过程中医生还可通过移动设备拍摄病人的视频信息并将其传输到医院或急救中心，可与医疗专家视频通话，讨论并制定治疗方案[22]。张红娟等[23]研究发现：通过对比120调度时间、救护车出车时间、到达事故现场时间、完成初步救治时间、到达院内时间等，应用物联网技术较未应用物联网技术的时间明显降低(P＜0.05)；未接受治疗例数、死亡率也均明显降低(P＜0.05)，强有力说明了物联网技术应用于急救医学中可明显提高急救效率和成功率。

远程监护意思是远程监测公民的生理参数，在意外发生时立即实施紧急救助。如何帮助患者进行及时、有效的急救处理，这是最根本的问题，也是远程监护的最终目的。文献[24]的PMMC(portable medical monitoring computer)远程监护系统能大大提高急救效率，该系统可及时监测到意外发生，随之发出警报提醒，医护人员调出现场监控视频了解情况，然后通过GUI(Graphical User Interface)实时获得患者的生理参数数据，就能提前评估病情并且准备相关抢救药品。在自然灾害发生时，通过物联网技术可以获取灾区的天气以及地理位置等信息，如温度、空气湿度、坐标、安全地区的范围等，救援人员迅速得到精确的救援信息，由此能及时对灾区人员进行有效救援。还可以利用物联网信息平台，上级领导可与现场调度人员随时随地进行工作安排与汇报，使组织人员能够正确有效的进行救援工作。对于应急救援来说，物资的分配也是重要的工作之一，利用RFID技术可以快速获得物资的相关信息，如种类、质量、数量等，并将其传到网络，使物资得到有效的分配。相比于上述的急救系统，文献[25,26]从国家层面出发，认为急救医疗应用不能局限于单个医院，应该向更高部门扩展，在灾难发生时相关部门才能及时、精确地掌握伤亡人数和急救的具体需求，通过该举措，能使国家应急救援系统更完善，医院与地方政府的关系更协调。

3 物联网技术在慢性病管理中的应用

人口老龄化目前是我国乃至全世界各国共同面临的难题。据国家统计局最新公布，截止至2018年末我国65周岁以上人口16658万人，占总人口的11.9%，总人数位于世界之首。老年人是慢性疾病的高发人群，包括慢性支气管炎、慢阻肺、冠心病、高血压、糖尿病、脑卒中、肿瘤等等，由于这些疾病病因复杂、病程较长且并发症多样，给患者及其亲属造成沉重负担[27,28]。老年慢性病患病率增长速度与人口老龄化速度呈正相关，经调查显示，老年人慢性病的发病率为76%～89%[29]，死亡率占我国总死亡比例约为85%[30]。我国当前还处在慢性病的高负担状态，老年慢性病影响到我国居民的幸福指数，对于我国卫生事业也是一项严峻挑战。

为了使医疗健康服务具备专业化、人性化、智能化和便捷化的特点，可通过便携式健康监护仪器和可穿戴设备采集生理信号进行自我检测，也可传送到健康管理平台进行分析和处理，进而医生给出相应的诊断意见、建议和指导，协助医院和社区进行老年慢性病的健康管理和追踪，实现从医院到社区再到家庭的延续护理，扩大了医疗健康服务的范围[31]。通过云计算机平台将居民电子健康信息和病历数据进行整合，优化各个环节，实现全程化、规范化的健康管理，以往慢性病管理软件数据重复性、分散性、利用率不高的问题也能得到改善。许多发达国家的区域卫生信息组织在政府的支持下已经率先开展了慢性病云平台的建设。例如，美国高通公司建立的没有连接和试用问题的2net Hub平台，可以帮助社区中的慢性病患者在家里进行身体检查[32]。在欧洲，WELCOME平台利用云计算技术和可穿戴传感器为慢性阻塞性肺疾病的患者提供居家护理服务，它将所有病历和监控数据上传至云平台进行分析整理，医护人员可访问患者疾病信息，以促进对患者状况的早期监测，从而实现对慢性病的个性化管理[33]。Kuo MH等[34]建立的SOCCA平台，它可以监测患者的睡眠质量和生命体征，然后将其上传至数据库，专业人士可获得病历数据并进行研究。Kahol等[35]通过特定设备记录患者的生理数据，然后在云平台上进行数据分析和整理，临床医生可通过该平台掌握患者的运动情况和健康状况，从而帮助糖尿病患者进行健康管理。

中国医学信息学的发展相对缓慢，目前，大多数地区的医学信息系统仍在探索和实验过程中。近年来，地方政府和卫生部门已健全及更新现有的信息系统，使区域卫生信息平台具有公平性和可及性。国务院在2009年明确提出对北上广等试点省市投入专项资金，构建信息共享、资源整合、互联互通的区域卫生信息平台[36]。2011年的《物联网“十二五”发展规划》指出要重点发展智能医疗以及发展远程医疗服务[37]。国务院在《关于印发深化医药卫生体制改革2019年重点工作任务的通知》中指出，组织开展“互联网+医疗健康”省级示范区建设，支持先行先试、积累经验，继续推进全民健康信息国家平台和省统筹区域平台建设，指导各地方有序地提供“互联网+医疗健康”服务，确保医疗和数据安全[38]。各省市先后建立云平台，强有力的推动我国医疗卫生事业的发展。厦门市最先建成区域性“健康医疗云”项目[39]，该项目通过云系统管理慢性病，社区医生可以随时监测患者的生理数据，从而使患者获得医疗、保健、康复等服务，实现对老年人慢性病的持续护理，此外，还建立了针对胸痛远程监测的管理平台[40]。2006年在上海建成的“市级医院临床信息交换与共享平台”使上海38所市级医院的临床信息得以互联。在它基础上成立的上海健康信息网络项目涵盖了各项公共服务，例如在线预约，用药提醒，区域医疗服务，慢性病管理和综合管理，实现了各个医疗平台的互联互通[41]。深圳市开展的海云工程，将智能医疗设备接入海终端，由此可采集慢性病患者的生命体征，实现低成本的基层健康服务[42]。山东省建成全民健康信息平台，形成家庭医生签约、入户筛查、线上线下咨询、门诊检查、住院治疗、择期手术、康复治疗、疗效回访、复诊复查等院前-医技-医疗-院后诊疗服务链平台[43]。中国医院协会对我国多个区域卫生信息化项目进行调查显示，大多数地区以居民健康档案为中心，已经开展了“六位一体”社区卫生服务[44]。

以糖尿病管理为例，我国卜茉等人发明了血糖浓度监测系统，血糖测试设备与特定手机联合，患者通过手机可随时查看自己的血糖数据，以实现患者对血糖的自我监控[45]。2009年，浙江工业大学的方路平等把PDA作为移动终端，用于ICU病房糖尿病患者的血糖控制，提高了工作效率，也减少了因为测定或记录错误造成的误差[46]。蔡丽俊等[47]发明的基于物联网的便携式连续血糖监测系统，通过在铂-铱工作电极上施加电压激励信号，采集器检测出0～1000nA微电流随之转换为相应的血糖浓度信息，接着将数据传到网络手持终端，以实现对糖尿病患者血糖浓度的动态监测。除此之外，该系统还可同一时间对多个糖尿病患者进行血糖监测，终端可显示所有患者的数据，然后将这些数据进行保存，对于异常数据进行报警，而数据也可传至电脑，医生可以通过这些数据进行病理分析。Reddy等[48]通过整合患者的生理数据、生物标志物及物联网技术对糖尿病患者进行管理，达到个体化治疗、降低医疗费用的目的。武俊帅等[49]构建了一套糖尿病管理信息系统，该系统可实时采集患者的生命体征，医生通过系统上传的数据制定个人化糖尿病管理方案，再通过平台把制定的管理处方传给糖尿病患者，使患者自我监督管理。该系统让远程医疗可以进行双向沟通，使患者信息的交换更加准确、高效，解决了糖尿病管理问题。

可见，物联网、云平台在远程医疗监护、老年慢性病管理等方面发挥举足轻重的作用。通过智能医疗实现医院、医护与患者之间的互动，将分散在社区及医院等不同机构的健康数据整合成一个逻辑完整的信息体，为包括老年慢性病患者在内的居民建立健康档案，从而获得从住院、出院到康复的一系列服务。

4 物联网医学在早期肺癌诊治中的应用

当今世界恶性肿瘤对人类生命健康危害极大，肺癌发病率及病死率均居于各类恶性肿瘤之首。据统计，2010年我国新发肺癌病例60.59万例，居恶性肿瘤首位[50]；肺癌每年导致160万人死亡[51]，并且到2025年中国每年将有超过一百万新发肺癌患者[52]。由于大部分患者确诊肺癌时已处于晚期，故5年生存率在肺癌中仅10%-16%，而早期肺癌患者可达65%-75%[53-55]。目前我国对于肺癌未形成全程、系统、有效的管理，如预防筛查、系统诊治以及随访追踪。目前临床上对于肺癌有众多检测手段，但仍难以确诊无症状早期肺癌，不少患者在就诊时病情已发展至中晚期。因此，必须将目前“守株待兔”式诊疗转为“端口前移、重心下沉”的诊治策略，早发现、早诊断、早治疗，才能提高肺癌患者的长期存活率，提高患者生活质量。

早期肺癌的特征表现是无症状的肺结节影，但目前的诊治水平很难对大多数肺结节做出准确诊断，而物联网医学可以有效解决该难题。物联网医学技术具有广阔而强大的功能，在保健、预防、早期诊断、综合治疗方面发挥强有力的作用。中国肺癌防治联盟主席、复旦大学呼吸病研究所所长白春学教授指出，物联网医学不同于以往传统医疗模式，它发展迅速、创新地解决了许多过去无法能解决的问题，促进了疾病诊断和治疗以及医疗服务水平的不断提高，是一种前所未有的诊疗手段。物联网医学面向医疗机构、家庭和个人等多个层面，开展健康提醒、保健和康复等功能，既符合当今时代的医疗改革重点，又满足现代医学的要求。物联网医学为专业医师和社区医师提供了良好的互联互通的技术平台，社区医师可通过该平台不断学习，自身专业水平得到提高，从而更容易获得患者及社会的认可。

5 展望

物联网医学技术大大提高了医疗信息化水平，随着具有巨大网址和卓越网络安全以及海量信息存储与处理能力的新一代互联网协议(internet protocol version 6，IPv6)的应用，为医疗卫生改革提供新型的网络支持平台，在这个平台上，必将出现更多独特、个性化的医疗模式。例如在智慧医疗、老年产业、无线医疗及医院智能管理等方面，可以将物联网医学技术融合其中。未来的智慧医疗，将完全不同于当前以移动医疗、临床路径、精细化管理为代的表智慧医疗，它将更便捷、更广泛、更高效，使医疗信息化焕然一新；对于老年产业，通过定位追踪、监测生理数据、与急救中心连接，养老院管理和患者的及时救治更能得到保障；未来的无线医疗项目如远程查房、无线监护、远程手术等也都将逐步进入公众视野[57]。总而言之，物联网医疗行业向人们展现了强大的生命力，近年来也蓬勃发展。物联网医学技术促进了医疗信息化的建设，推动着科技创新、经济发展以及社会进步，是未来网络发展也是社会发展的趋势和必经之路。