基于物联网的智慧医疗系统研究

白 枫

山东省济南市章丘区人民医院，山东 济南 250200

0 引言

近年来，传统医疗操作复杂、信息闭塞、医患纠纷不断升级等诸多问题的暴露直观反映了传统医疗与群众就医需求之间矛盾的不断加剧，如此形势下，全面推进智慧医疗建设成为各大医院需要思考的重大课题。2015年，国务院出台了《全国医疗卫生服务体系规划纲要（2015—2020年）》，其中明确指出“要构建智慧医疗系统”，以高科技手段提升医院诊疗水平、优化就医流程、改善医疗服务质量与效果，这无疑为医院智慧医疗的建设提供了方向。文章结合物联网的内涵及技术种类，总结了智慧医疗适用的物联网技术，并就基于物联网技术的智慧医疗系统的架构与应用模式进行了设计与开发，旨在为物联网在智慧医疗系统中的深入应用提供支持。

1 物联网概述

国际电信联盟（ITU）对物联网进行了定义，即根据约定协议，采用二维码识读设备、射频识别装置、红外感应器、GPS系统或激光扫描器等传感设备，将任何物品与互联网相连接，并实现信息互联互通，从而实现自动识别、智能监控、跟踪定位与智慧管理的网络技术。物联网具有三大典型特点。（1）综合感知。综合感知是物联网技术的核心特点，是通过在物体上设置可被传感设备识别的信息，如二维码、电子标签等，赋予物体相应的感知力，继而达到随时随处识别、获取物体信息的目的。（2）高效通信。物联网可以依据约定协议进行通信，这极大地保证了信息传送的可靠性，加上物联网通信过程中涉及不同实体间软硬件的转换，因而能够有效保障通信的高效性。（3）智慧管理。在云计算、大数据、AI等技术的支持下，物联网能够有效完成海量数据的收集、分析、处理与存储，进而对各类物体进行精准识别、实时监控、科学定位与智慧管理[1]。

物联网在互联网的基础之上，集传感、通信、计算机信息等多元技术于一体，形成了基于泛化的传感网络，实现了应用层面深度与广度的拓展，加上全面的感知与度量、泛在的介入与互联、深度的分析与回控，物联网极大地保证了相关业务运行的稳定性与可靠性[2]。因此，近年来物联网技术在各行各业、各个领域均有广泛的应用，医疗行业作为对现代化程度要求较高的领域，应用物联网技术进行智慧化建设更是大势所趋。

2 智慧医疗及适用的物联网技术

作为“智慧地球”的重要组成部分，“智慧医疗”简称WIT120，是近年来兴起的医疗名词。智慧医疗是指在物联网技术、云技术、人工智能技术等的支持下，以病患为中心，实现病患与医务人员、医疗设备及其机构之间的互联互通，实现有限医疗资源的充分共享，持续改善医疗服务流程的体系。智慧医疗的核心是利用物联网建立病患与医务人员、医疗设备及医疗机构间的互动平台，加上云技术、人工智能的支持，提供智能化医疗服务功能。随着国家重视程度的提高和技术的持续投入，智慧医疗的建设将惠及越来越多的群众[3]。

智慧医疗体系适用的物联网技术主要涉及射频识别技术与云技术。其中，射频识别技术属于非触式自动识别无线通信技术，是利用RFID识别特定目标并读取数据，该技术打破了以往识别目标必须建立机械或光学接触的限制。在智慧医疗体系中，射频识别技术能够有效用于病患追踪、医疗器械管理、药物识别等领域，避免假药在药品供应链中的流通，优化医疗服务流程，缩短患者就诊时间，对于提升智慧医疗服务的水平意义重大。云技术即云计算技术，是一种根据使用量付费的全新网络模式，能够提供便捷、高效、按需的网络访问，让用户快速进入可配置的计算资源共享池。在智慧医疗体系中，云技术主要用于海量医疗数据的存储管理、资源调动、虚拟机配置管理、服务质量优化等方面。

3 基于物联网的智慧医疗系统的设计

3.1 需求分析

（1）建设标准的规范化、统一化。建设标准是智慧医疗系统建设的基础，也是保障系统兼容性与可扩展性的基本。在系统设计与开发的过程中，需要统一各类感知系统的数据，采用统一的数据通信标准，确保系统设定与应用的简单、便捷。

（2）建设系统的人性化、易操作。鉴于系统的目标用户全面覆盖各个年龄段及亚健康群体，需要简化程序，建立便捷化、人性化的交互手段，以满足用户的操作需求。

（3）建设系统的灵活性、可拓展性。在系统设计时要留下充足的空间用于系统更新与功能拓展，还要为新应用研发预留对应的外部接口，如此可以既不干扰原应用的使用，又便于用户的灵活操作。

（4）系统数据的安全性、可靠性。智慧医疗系统需要收集和存储海量的医疗数据，其中涉及病患的隐私及敏感信息。在系统设计与开发时要采取有效的信息安全保护措施，如数据传输过程中的权限控制、通信数据的数字加密、无线局域网的安全防护等技术，以确保用户信息的安全。

3.2 系统架构的设计

构建的物联网技术支持下的智慧医疗系统，主要以“感、知、行”三大功能为核心，强调通过医疗资源的建设完成分级诊疗，保障医疗服务信息间的互联互通。为了实现这一目的，既需要借助多维传感设备精准采集医疗数据并传递到医疗大数据平台，又需要在大数据技术支持下对海量数据进行建模分析，挖掘病患的潜在信息，还要及时将数据结果传送至用户，为其全面了解自身健康状况提供依据。据此建立的智慧医疗系统架构如图1所示。

图1 基于物联网的智慧医疗系统架构

如图1所示，物联网支持下的智慧医疗系统架构自下至上分别包括基础层、感知层、网络层、应用层与用户层共5层。其中，基础层涉及智慧医疗系统中的“人”与“物”，包括医护人员、医疗器材、设备、药品等资源。感知层负责获取基础层的“人”与“物”的数据信息，如病患健康数据、医生位置、药品存储记录等，该层是各类传感技术及设备的集成层，包括“物”对“物”间的无线射频识别技术、网络传感技术、GPS技术等，该层为医疗资源的可视化与标准化管理提供了技术支持。网络层负责实时传输感知层所采集的信息，该层集成了4G和5G网络、宽带互联网、自组织网络、无线网络等多种网络形式，可以满足不同使用者的差异化网络需求。应用层涉及智慧医院、区域卫生及家庭健康三大平台，其中，智慧医院平台可以提供疾病实时监控与护理服务，区域卫生平台可以为用户提供各层级医院的均等化的诊断服务，家庭健康平台则可以为家庭及个人提供个性化的、更具针对性的健康管理与服务，使亚健康群体在家亦可享受便捷的诊疗服务。用户层实现了医院、协同会诊中心、家庭和个体、企业、银行及公共交通服务等多元用户的集成，用户可借助云平台、软件等获取所需服务类型，并利用物联网实现医疗数据与信息的深度交互[4]。

3.3 应用模式的设计

基于物联网的智慧医疗系统主要涉及三种应用模式，即数据交互模式、身份注册与注销模式、用户使用模式。

3.3.1 数据交互模式

智慧医疗系统的数据交互应用模式主要涉及采集终端与智慧医疗系统的数据交互、智慧医疗系统与医院服务器的数据交互及系统管理软件与医院服务器的数据交互。以采集终端与智慧医疗系统的数据交互为例，病患用户利用采集终端在规定时间内（如清晨空腹时）采集健康数据（如血糖、血压）时，终端会先进行初始化操作，随后与网络层连接，进行入网操作；入网成功后，终端会利用CoAP协议向NB服务器发送智慧医疗系统平台的ID与KEY请求认证；服务器接收信息后会提取CoAP信息中的payload部分，在TCP协议支持下将信息传送至系统；系统接收信息后会对ID、KEY进行认证，随后终端会将患者的健康信息封装并发送至系统；NB服务器接收后会解包并发回终端响应信息，并利用TCP协议将信息发送至智慧医疗系统；系统收到信息会将其存入数据库中，此时用户终端会显示数据上传成功。具体过程如图2所示。

图2 采集终端数据传输流程图

3.3.2 身份注册与注销模式

身份注册与注销模式也是智慧医疗系统常用的应用模式。其中，注册模式涉及医生、患者与管理员三种注册模式。以医生注册模式为例，医生注册需要在管理员的帮助下完成。管理员在系统中录入医生姓名等基本信息后，为其设置用户名与密码，其中，用户名默认为医生编号，密码默认为统一的初始密码，注册后医生可自行登录并修改密码；随后，管理员将医生权限值设置为“2”，代表允许其登录系统进行病患接诊等操作；医生注册完成后系统会将其信息上传至数据库中。若医生要离职，需要进行注销，回收已离职医生的权限，使之无法使用系统，该模式也需要管理员操作。由管理员登录系统进入注销模块，选择所需注销的医生，输入其编号与密码，将权限设置为“0”，代表医生已经失去系统的使用权限，管理员提交后即完成注销。

3.3.3 用户使用模式

用户使用模式是医生利用系统对病患进行诊断，且病患可登录系统查看自身诊断结果的模式。为了实现该模式，医生需要先通过挂号诊断模块接收病患，若所选病患还未申请采集终端，则需要先填写病患的疾病信息并作出诊断、提供对应的治疗方案。若病患病情严重，医生需要引导患者注册系统并申请采集终端；若病情较轻，可结束此次诊断，并选择接收下一个病患，直至工作时间结束。若病患需要申请采集终端，需要在其信息模块内输入病患身份证号查看其历史诊断数据，再利用医疗辅助模块进行诊断并获取治疗方案，将其录入诊断对话框内并上传至数据库，这样病患可自主登录系统查看诊断结果[5]。

4 结束语

综上所述，以物联网为基础构建的智慧医疗系统不仅能够实现优质医疗服务资源的逐级下沉，提升医院有限医疗与人力资源的利用率，还可以实现分级诊疗的目的，确保医疗数据的互联互通与充分共享，对于建立规范有序的就诊秩序、为病患提供更高效便捷的医疗服务发挥着十分重要的作用。物联网涉及的技术类型众多，文章只对部分技术在智慧医疗系统中的应用进行了初步探讨，后续还有很多相关工作有待深入研究。不仅如此，文章所构建的基于物联网的智慧医疗系统还有很大的提升空间，还需投入更多的财力和精力去进一步完善。