COVID-19疫情背景下医疗物联网的应用现状及建设思路

曹磊，李慧霞（通信作者），刘强，涂志炜，熊辛

1.南昌大学第一附属医院，江西 南昌 330006； 2.南昌大学第一附属医院医疗信息化研究所，江西 南昌 330006

0 引言

随着新技术的不断发展，物联网作为互联网的重要拓展分支，使得人与人、人与物之间的沟通形式多样化。同时，物联网也使得医疗信息化的定义不再局限于人与人之间，而是拓展到人与物、物与物之间的信息传输，在医疗信息化的不断建设与性能提升的过程中，医疗物联网的概念应运而生，为医疗信息化的发展带来了新的契机。

1 物联网概念及医疗物联网

随着互联网技术的不断发展，物联网技术这一新兴的概念被提出，它是利用射频识别、蓝牙、Wi-Fi、红外感应、激光雷达扫描器、全球定位系统等信息传感设备，通过约定协议将人、物、系统及信息资源与互联网相连通，进行信息通信交互，进而实现智能化识别、追踪定位、监控管理等功能。

物联网技术的应用场景随着计算机处理能力的进步和无线技术模块微型化的发展，逐渐得到拓展和实现。物联网技术的连通性，使其广泛运用于多种类别的医疗设备中，通过运用支持医疗数据采集和传输的传感器、应用软件、物联网络和信息服务系统，将物联网医疗设备和医疗信息化系统相结合，形成了物联网技术（MIoT，Medical Internet of Things）。

2 物联网技术在临床医疗信息化中的应用现状和重要意义

2.1 物联网技术在临床医疗信息化中的应用现状

物联网是一种先进的技术，可通过网络将所有智能对象连接，无需人工交互便可实现对人、财、物的自动识别、定位、监控、数据传输及管理等功能[1]。目前，无线信号传感器设备种类丰富，主流信息传感器设备具有全球定位导航、红外感应、射频识别、激光扫描等功能，广泛应用于我国各领域，已产生丰富的经济及社会效益。

近年来，物联网作为新的研究课题在各界取得了令人信服的研究成果和贡献，医疗保健领域表现优异。物联网革命正在重塑现代医疗保健系统，将技术、经济和社会前景融为一体，正在将传统的医疗保健系统发展为更具个性化的系统，用以更轻松地对患者进行诊断、治疗和监测。物联网技术正日益成为医疗保健系统中的一项重要技术，可以提供更高的服务质量以及更优的用户体验。

2.2 物联网技术应用于临床医疗信息化的重要意义

当前由新型冠状病毒引起的全球疫情是自1918年大型流行性流感爆发以来最大的全球公共卫生危机。截至2022年10月18日，全球确诊的COVID-19病例数已超过6.2亿例。自疫情开始以来，各研究团体迅速利用各种技术应对这一全球威胁，而物联网技术是该领域的先驱之一[2]。在COVID-19背景以及智慧医院建设的需求下，利用支持物联网连接的设备及应用程序对公众进行早期诊断、患者监测以及在患者康复后实行规定的治疗方案具有重大作用，可降低流行性疾病向他人传播的可能性，并在治疗过程中提升患者就医体验，适量减轻医护人员的工作压力。

物联网技术在临床信息化中应用的重要意义主要体现在：使得医疗过程更加数字化、智能化和精细化，不断提高医疗过程的效率、提升医护工作的质量。

3 物联网技术在临床医疗信息化中的具体应用

近年来，物联网技术在医疗保健领域受到了广泛关注，在各种传染病不同阶段发挥着重要作用。由于COVID-19的传染性很高，在COVID-19的不同阶段患者需主动与医生沟通并由主管医生进行监管和治疗，因此物联网技术借助非接触优势在早期诊断、隔离时期以及预后阶段均起到了重要作用。

3.1 物联网技术在早期诊断的应用

疫情反复频发，及早诊断病情是防止病毒广泛传播的关键，可为政府及医疗机构制定更完善的治疗计划、挽救更多的生命、进一步减少污染降低感染率争取时间。COVID-19的早期诊断通过症状体现，包括但不限于发烧或发冷、咳嗽、呼吸急促（呼吸困难）、肌肉或身体疼痛、头痛、鼻塞、恶心、腹泻等。其中，体温超过发热（体温超过38℃）是COVID-19最常见的症状之一，物联网设备可通过温度传感器获取数据，通过数据分析辅助诊断，控制并最终阻断传染病的传播，从而使检测过程更快、更高效。不同的物联网设备可在早期捕获上述部分症状。

3.1.1 可穿戴设备

通过开发各种物联网智能测温设备不断测量并记录体温，对早期疫情防控具有重要意义。其中佩戴式的智能测温仪[3]、智能头盔[4]、智能眼镜等采用热成像仪、非接触式测温等技术的设备，可随时在智能终端查看体温报告，在确保准确度的同时，提高了早期诊断出新患者的机会。

图1 可穿戴测温设备

3.1.2 机器人设备

使用基于物联网技术和互联网+技术的机器人协助医务人员进行早期诊断，可有效降低医务人员的工作压力。例如自主核酸采样机器人可在无人操控的情况下收集患者咽拭子进行核酸检测，具有防止医务人员处于危险中的优势。

图2 核酸检测机器人

3.1.3 监控及物联网按钮

将监控设备与物联网按钮技术相结合，在医院、污染区域或紧急情况中部署警报系统，可通过监控设备和按钮进行报警，以便出现基础公共卫生事件或是公共安全问题时向管理部门发出警报[5]。

3.1.4 智能手机

在COVID-19疫情期间，使用具备GPS定位功能的智能手机对群众行程进行监控，可以提高检测到感染者的概率。当患者居家时，搭载有医疗物联网功能的智能手机程序能够很好地辅助患者进行治疗和保健，此外医务人员和监管人员能够更为便捷地监测患者健康以及疾病的传播情况。

3.2 物联网技术在隔离治疗的应用

通过检验项目，确定患者确诊或是有疑似可能时，需对患者进行在院或居家隔离监测，可有效防止疑似病例传染他人。在隔离治疗阶段，借助物联网设备对患者呼吸、心率、血压等指标进行监测和控制，可缓解医护工作者的工作压力。

3.2.1 可穿戴设备

物联网可穿戴手环在防止患者离开隔离区方面具备显著效果。使用可穿戴腕带追踪病例可有效提高工作效率。腕带式物联网设备通过蓝牙信号将采集的信息实时传输至监控端，通过体征检测数据报告给予患者健康指导[6]，通过行动轨迹可预防患者走失[7]。

3.2.2 机器人设备

机器人设备的自主工作模式在患者隔离阶段具有重要应用。消毒机器人和医疗物资送货机器人在污染区域的工作，可以最大程度地降低人员交互频率，降低交叉感染率和工作压力。此外，社交机器人[8]的设计与使用，有助于帮助缓解患者在隔离期间产生的精神疲劳、压力和紧张情绪。

3.2.3 智能手机

在隔离治疗阶段应用智能手机实时追踪患者的行程是控制病毒传播的重要手段。而手机端的应用与物联网设备相组合，可实现患者与医生的实时沟通，便于医生实时监测患者体征。

3.3 物联网技术在预后恢复的应用

为应对COVID-19疫情而采取的管制措施对企业、市场、经济等多方面产生了破坏性的影响。经历了数月严格的防控，各国正在逐步重新开放，该阶段需要每个人格外小心，以确保病毒不会再次传播，实现良好的防控保障，为经济复苏提供保障支持。

在预后阶段，可穿戴式的物联网检测设备不仅能提醒人们保持社交距离，还能对身体健康状况进行检测，形成健康报表，为打造全民健康的大环境提供支持。居家型机器人以及物联网监控的联合使用，可提升居民健康的监管，将疫情扑灭在摇篮阶段。

4 物联网技术在疾病救治和疫情防控中的优势及发展趋势

目前新冠疫情仍在全球范围内扩散，威胁着人民健康和国际经济。科研界和工业界正努力创新研究，以期利用新技术对新冠病毒等传染性疾病进行检测、治疗和预后追踪，减轻大型流行性疾病对社会经济和人民生活的影响。

医疗物联网技术在COVID-19早期检测、隔离治疗、预后恢复等阶段均得到了良好的应用。然而随着对COVID-19等流行性疾病更多了解后，诊疗各阶段需依据具体情况进行方法、技术的调整和改进。

通过人工智能技术与物联网技术相结合，利用AI的智能性协助医护人员，减少其与患者的直接接触，是有效降低医护人员感染的重要手段。此外，借助非接触式智能语音或视频输入系统，可有效降低传染性疾病传播的概率，有助于更快更严更实地扑灭本土疫情。在疫情过后，物联网技术及其设备如何在日常生活中有效帮助隔离患者，降低疫情反复的可能性是值得研究和进一步探讨的问题。随着企业和社会市场的逐步开放，如何将物联网设备安全有效地融入企业、医疗、社会市场，是科研界和工业界的关注热点，这些问题将得到全新的解答和开辟性的研究。

当医疗物联网技术使用在COVID-19以及其他疾病的不同治疗阶段时，患者个人信息和医疗记录的隐私性及安全性需得到全面保障，必须符合国家等保等级要求。信息的安全性是每位患者关注的问题，因此在传输和共享私人信息前需定义安全的通信渠道、或使用不同的加密技术，故对保障信息安全技术的开发与研究也是医疗物联网技术的研究重点。

使用物联网技术支持智慧医疗、智慧城市的建设，对于防治当前疫情和未来可能发生的流行病传播很有益处。除了上述医疗物联网技术应用，物联网技术还赋能于智慧城市的建设，对于抗击疫情、推进全民健康水平提升意义重大。智慧城市的基础设施可通过人群监控、智能停车、交通改造等智能交通系统辅助人们保持社交距离。智能家居作为智慧生活建设的一部分，借助物联网技术能进一步降低COVID-19感染率，例如智能门铃、安全系统及智能消杀机器人可用于防止直接接触物表，阻断病毒污染物品表面。

5 结语

全球COVID-19疫情持续发酵，各国医护、科研及工业界人士积极研究开发，多种新技术已用于对抗防治该疾病。物联网技术以其物物相连、智慧交互的特性，广泛用于医疗保健行业。在COVID-19疫情期间，医疗物联网技术在应对该类流行性疾病方面显示出了良好效果。在本文中，对物联网设备运用于医疗行业协助医护人员救治患者、对抗疫情的具体应用进行了调研，分“早期诊断”“隔离治疗”和“预后恢复”三阶段回顾了医疗物联网技术和设备的运用，并评估了包括可穿戴设备、机器人、智能按钮、智能手机等多种设备在防控疫情中的作用。在建设发展的同时，数据安全性和隐私性也至关重要，在构建安全的数据网络结构及运用加密技术的基础上，正确运用物联网技术，使患者、医务工作者可以更安心地使用物联网设备参与疾病的治疗。

综上可知，物联网技术可非常有效地应对该类流行病，将物联网技术与互联网+、大数据、区块链、人工智能等现代信息技术赋能智慧医院、智慧城市的智能化、一体化建设，将会激发生产出更多的新应用服务于社会和生活。