物联网技术在远程医疗系统中的应用现状

冉 鹏，谢金洁

（重庆邮电大学 生物信息学院，重庆 400065）

0 引 言

物联网（Internet of Things, IoT）即“万物相连的互联网”，是继计算机、互联网之后又一新的信息科学技术。物联网按照约定的协议，通过使用RFID、红外传感器、激光扫描器等设备将物体之间的信息进行互联。物联网能够对物与物间各自的信息进行交换和分析处理，人们可以对物品进行快速识别、全面定位、跟踪以及管理。医疗水平与人们的生活质量息息相关，更是当前社会关注的焦点。将物联网技术与远程医疗系统相结合，在改善数十亿人的健康、安全和护理方面发挥着越来越重要的作用。无需去医院寻求帮助，患者的健康参数可以被远程、连续、实时地监控，然后进行处理，并转移到医疗数据中心。

1 物联网技术及其特征

物联网技术具有全面感知、可靠传输和智能处理三个特征。

全面感知是物联网的核心技术，即通过给不同的物品安装不同类型的识别码，如二维码等，使其具有感知识别能力，从而实现对不同物品的识别、信息获取等功能。

可靠传输是指物联网在一定的通信协议约束下通过软硬件转换，实现信息的可靠传输。

智能处理是物联网通过大数据和人工智能等技术，对大量数据进行保存、分析、处理，由此实现对不同物品的跟踪、识别、定位等功能。

2 物联网技术体系结构

物联网技术体系结构主要分为感知层、网络层、处理层和应用层。

物联网感知层是物联网发展和应用的基础，主要任务是使用各种设备收集医疗数据；通过接入网络，借助短距离无线通信等技术，实现对不同物品的感知、定位等功能。

网络层由有线、无线系统和中间件组成，在技术平台的支持下对感知层获得的输入数据进行处理和传输。

平台层对感知层采集的大量数据进行储存、处理和分析，为应用层提供真实、可靠、有效的数据。

应用层作为物联网的核心，需与行业需求结合，实现广泛智能化。

3 物联网技术在远程医疗系统的应用

物联网在远程医疗系统中的应用可以根据不同的应用服务场景分为院前急救系统、院内医疗系统两个大方向，不同方向的数据也要进行相互传输，提高数据的利用率。物联网可在临床护理中实现，物联网设备可用于监测寻求密切医疗关注的住院患者。传感器从患者身上收集全面的生理信息，经云存储和分析后，通过无线方式发送到服务提供商进行检查。同样，它也可以用于远程监测个人的健康状况。

3.1 院前急救系统

医院急诊工作具有随机性强、不确定因素多、病种多样且复杂等特点，并且院前急救系统还存在信息交互不通数据共享不全等缺点；而物联网具有采集可靠数据并能对各种形式的数据进行传输的优势，通过在院前急救平台中应用这一技术可以将患者的信息及时传输至院内，从而通过网络平台对现场急救人员进行指导，提高院前急救质量，为急救信息系统建设提供技术支持。目前，已有“物联网＋院前急救”模式应用于急救中心，例如京东方与北京急救中心将物联网技术与院前急救系统深度融合，有效提升了医护工作者的工作效率以及信息采集的准确性。

基于物联网技术的院前急救系统可以实现全球定位、物资合理调度分配、实时病情检查，保障一线急救的即时性和高效率。在急救过程中物联网设备会全程实时记录患者体征数据并传递给医院内部，让急救中心的专家可以利用语音或视频的方式提供指导。

3.2 院内医疗系统

院内医疗系统与医院的医疗救治业务息息相关，无论是院内的基础医疗业务，还是急救中心的抢救业务，都离不开院内医疗系统的支撑，而打造将物联网技术与医院内部医护工作相结合的院内医疗系统，则可以使医院内部的医护工作与患者服务高效结合。无锡市某医院作为中国首家医疗物联网整体应用示范医院，实施成功的物联网项目包括婴儿防盗系统、无线输液过程管理、移动护理条码扫描系统、移动门诊输液管理系统等，其将物联网技术与院内医疗系统相结合，创建了高效率、高质量的新型服务模式。

3.2.1 医疗物资管理

院内医疗物资是医疗活动得以正常开展的基础，将医疗物资管理与物联网相结合，跟踪、整理医疗物资的出入库情况，以便工作人员及时清理过期或无法使用的医疗耗材并补充高频耗材，提高医疗物资管理的效率，降低物资浪费率。通过RFID技术，所有医疗物资都可以实现入库、出库、废弃、销毁全过程监督，更好地保证了医疗工作的正常进行。物联网技术应用在医疗物资管理领域可以提高精细化管理的水平与工作效率。

3.2.2 远程医疗监护

远程医疗监护包括远程医疗护理、医疗健康监测等；它可以远程实时监测患者的健康状况，并且能够将采集的数据传输到检测终端或医院监控系统，供医务工作者随时查看。若发现数据异常，可及时进行诊断和治疗，提高诊断和治疗水平。医院和健康中心需将物联网技术更快、更好地应用于远程医疗监护系统中，实现普遍的实时健康监测和护理。

4 物联网应用于医疗系统存在的问题

4.1 数据安全问题

物联网用于远程医疗系统处理的数据量呈指数增长，这意味着敏感数据暴露的风险更高。从传感器收集的数据的安全性和隐私性问题尚未解决。且对于某些应用程序，敏感数据可能无法通过通信网络传输。由于物联网的基本思想是收集尽可能多的数据，因此非常有必要确保通过网络保护此类数据。医疗信息的特殊性与物联网的开放性尚未做到很好的兼容。

有学者提出了一种轻量级端到端密钥管理方案。在他们的提议中，网络是异构的，并结合了具有不同能力的节点。强加密方法和身份验证方法用于为资源高度受限的节点建立会话密钥，通过安全性分析，该方案既有较强的安全特性，又满足资源的稀缺性。还有学者结合物联网和隐私保护的特点，设计并完成了基于轻量级私有同态算法和基于DES改进加密算法的原型系统和软硬件结合的原型系统。Hu等人提出了一种基于云计算的物联网传感器方案，涉及数字信封、数字认证、签名、时间戳机制和非对称加密技术，对老年人的生物数据等个人信息进行监控。该方案可以提供更灵活、准确的医疗服务，减少医疗资源的浪费。

4.2 缺乏通用标准

物联网仍然是一项新技术，还需要制定应用标准、通信协议。物联网用户仍然使用传统的安全措施，将消耗大量的内存和时间。随着越来越多的设备接入互联网，许多新的协议在ISO的所有层开发，如CoAP，RPL和IPv6。

以重庆医科大学某附属医院的医院信息化管理为例，由于医疗物联网体系处于建设过程中，缺少统一的标准，只能基于本医院的数据进行远程医疗系统构建，很难与其他未建立医疗物联网体系的医院进行数据资源共享等。供应商需要优先考虑特定标准，开发可兼容的软件配套系统，便于各医疗单位进行配套升级，进而实现数据资源的快速传递。

4.3 数据利用率低

在采集到大量数据后，对数据进行合理的筛选、分析、计算，提取其中的有效信息，为后续处理过程提供有价值的数据，这是医疗物联网更深价值的体现。但目前的数据处理方法与医疗实际应用贴合性较差，导致数据利用率较低。为解决此问题，需加强多学科融合，引进更多计算机算法与医疗数据相结合的人才，通过在实验环境的重复模拟与论证，采用更贴合医疗数据特殊性要求的系统方案，从而提高对大数据的利用转化率。

5 结 语

基于物联网的医疗系统是未来发展的重要方向，通过融合医疗信息与大数据和云端等信息技术，使医疗系统实现患者、家属、医生、医疗机构之间的网络化及信息化。当今，我国医疗资源越来越集中在一线城市，且这一趋势并无减缓迹象，许多患者需要长途跋涉去一线城市看病，这既对患者不便，同时也增加了一线城市的医疗负担；而基于物联网的医疗系统可以实现医疗资源的合理分配，小城市的患者也能足不出户享受到大城市优良的医疗资源，满足小城市患者对医疗技术的需求。作为新兴事物，基于物联网的医疗系统本身还存在一些不足，但随着科技的发展、完善及融合，物联网技术在医疗系统中的应用会越来越成熟，也将带动基层医疗机构发展，推进全国医疗信息的整合，大大推动医疗行业整体服务水平。