基于物联网的智慧医疗信息化的关键技术

雷姣惠 肖文博 李捷波 李思琳

（联勤保障部队第九二〇医院信息科，云南昆明 650032）

0 引言

物联网实现了万物互联，而智慧医疗信息化基于物联网，运用多项核心关键技术，整合医疗数据资源，面向所有的服务对象，展开全过程、多维度的智能化管理与服务，并建立不同层级医疗机构之间跨域协作业务模式，实现服务、资源、技术、数据的跨域共享，奠定医院在全民健康管理中的核心地位。基于物联网的智慧医疗信息化，集成了众多的关键技术，涉及数据采集、数据分析、数据挖掘，以及业务流程管理、数据资源管理、医疗服务等多个层面，同时面临着海量不同类型且分布零散的数据信息，对于关键技术的运用研究与开发提出了更高的要求。

1 基于物联网智慧医疗信息化的关键技术运用要求与目标

1.1 运用面临的挑战

智慧医疗信息化建设中运用物联网技术，需整合医院的医疗资源与服务，在医院内部实现医疗设备、医疗设施的互联，对医院的运行进行全过程的智慧化、信息化管理，促进各层级医院之间医疗资源与医疗服务的共享，完成三甲医院由疾病诊治到疾病预防至健康保健的全面覆盖，向县、乡镇、街道社区、家庭等健康保健与诊疗领域扩展。以三甲医院为顶层设计，医疗服务及医疗资源向着各级医疗服务机构倾斜，实现医疗资源、数据、服务、技术等的共享，不同等级医疗机构协同开展医疗服务，面向全社会实现全过程的监控管理，对于各级医疗机构智慧医院信息化建设来说是一项巨大的挑战。

1.2 运用的要求

智慧医疗信息化建设需要加大关键技术的研发力度，主要是因为医疗器械与医疗仪器设备在物联网的环境下，相互之间信号干扰严重，容易出现信号丢包、漫游现象，影响到医院信息数据传递的安全。需根据医院环境特点、业务特点等进行物联网网关、感知节点等方面的优化设计，以保证医疗器械、仪器、设备共存于相同环境下，同时相互之间不存在信号干扰；各级医院在智慧医疗物联网的普及下，跨层级协作开展医疗服务，需建立统一的数据标准与技术规范；医疗服务延伸至家庭健康保健领域，需研发出面向家庭的健康管理服务系统及监护终端。所以，基于5G 技术与现代物联网技术，从医院应用场景入手，切实解决物联网设备、医疗设备、医疗器械之间的干扰问题，深入研究分析智慧医疗信息化建设中涉及的关键技术，实现物联网赋能智慧医疗信息化发展的目的。

1.3 运用的目标

在智慧医疗信息化中利用物联网关键技术进一步完善智慧医疗信息化系统，全面提高医院的运营效率，助力于医疗服务质量、效率、水平的全面提升，从而具备全程健康服务的能力，满足社会大众对于诊治、健康管理、健康保健、疾病预防的需要。不同层级医疗服务机构整合至物联网智慧医疗服务体系中，对医疗服务对象进行全过程的监控与管理，需建立统一的技术规范、技术标准，推动医疗流程标准化处理，运用互通互联技术将医疗对象与医疗标准化流程进行绑定，从而实现智慧医疗信息化对医疗对象全过程标准化的管理、医疗流程的全过程标准化处理。

2 基于物联网的智慧医疗信息化的关键技术

2.1 互联互通技术

基于物联网的智慧医疗信息化，运用互联互通技术，建立医疗设备、服务对象、信息化管理系统及显示设备之间的互通互联，需收集多源信息，集约化管理与发布信息，打造智慧医疗信息统一采集模式，为互联互通技术的运用提供支撑[1]。因此，在智慧医疗信息化系统设计中，应进行检测设备的自动标识技术、感知技术、自适应接口技术等的研究，畅通医疗信息数据的采集通道。在数据采集后的传输技术方面，如医院各种设备设置接入模块，通过蓝牙、医院局域网、无线网络等途径，与信息化系统建立连接，构建系统在终端的数据采集与传输渠道。终端设备接入智慧医疗物联网，需支持多种传输协议的并行，如TCP、PPPOE、DHCP、DNS 等，确保医疗数据信息无障碍、安全传输。医疗仪器运用互通互联技术，智能终端借助5G 移动通信网络就可建立与医疗仪器的连接，进行数据信息的采集与仪器的动态管理。以医院的智能输液系统为例，在患者打点滴过程中，容易出现血液回流、输入空气、护士频繁调整输液速度等现象，根据《静脉治疗护理技术操作规范》的要求，需根据药物和患者的实际病情调节滴速，在输液过程中定时巡视，以及在输入刺激性药物时，还需密切关注回血情况[2]。基于此，运用互通互联技术开发智能输液系统，实现静脉治疗智能化护理，系统硬件组成如表1 所示。每个输液点的各项信息通过信号基站实时传递给智能监控大屏，护士根据大屏信息实时掌握患者的输液状况，在停止或更换输液时大屏会自动语音提醒，提醒信息同时反馈至PDA 上，保证护士可以实时接收到输液点位的各项信息。

表1 智能输液系统硬件组成

2.2 大数据分析技术

基于物联网的智慧医疗信息化实现跨域的医疗服务与健康管理，同时也实现了跨域的信息数据整合。各种医疗信息数据的汇集，需采用数据采集、数据仓库、数据分析、数据挖掘等技术，其中的大数据分析是物联网智慧医疗信息化中的关键技术之一，为医疗数据信息的利用提供技术支撑[3]。比如，在智慧医疗信息化系统的数据库中，集中存储了医学知识及医院在诊疗过程中形成的技术文件资料，专门打造出医学数据库，与当下收集的健康数据、诊疗数据等进行整合，运用数学理论与分析算法，打造数字分析模型，通过数据分析获取分析成果，为医疗决策提供准确、全面的数据信息支撑，提高不同层级医疗机构之间协同服务的效率，实现物联网在智慧医疗信息化中运用价值的最大化。

2.3 业务流程管理技术

物联网打造出跨域医疗协同模式，各层级医疗服务机构之间跨地域、跨层级协同，但各层级医疗服务机构采用不同的管理流程，需要智慧医疗信息化系统支持并自适应不同的管理流程，为跨域业务协同奠定基础保障。根据医疗机构实际的业务，以流程为核心，动态控制业务事件发展的过程，并尽可能地消除冗余业务，提高业务协同效率，节约业务的时间成本。基于多层级跨域智慧医疗信息化建设，面临着大量不同类型的医院信息化应用系统，以及管理体制、业务管理流程上的差异，且还涉及海量的数据、不同的数据类型与数据标准，成为跨域数据共享、业务协同中的重点与难点[4]。基于此，深入研究流程管理技术，构建多维的业务数字模型、参考模型，关联机构及其业务规则模型，并与数据驱动技术集成，构建不同层级医疗服务机构之间的自动化、流程化、透明化、共享化的业务协同管理流程，其中涉及的关键技术如下。

（1）引进建模技术、搜索引擎技术等技术，基于原始业务流程，重构物联网下的业务流程，为跨域业务流程管理做好准备；（2）利用系统观点理论探寻业务流程重组的对策；分析物联网节点间流程交互特点，构建业务流程数字模型，完善冲突解决机制建设，推动理论与技术研发并行，切实解决跨域协同业务流程的差异问题；（3）打造自适应业务流程管理模式，根据智慧医疗信息化业务协同的需要，加大流程重构技术的研发力度，实现智慧医疗信息化系统自适应不同层级医疗服务机构的业务流程的目标，提高业务协同的效率。

2.4 智能推荐服务技术

智能推荐服务的流程是物联网智慧医疗信息化直接服务于个体，根据医疗系统中存储的个人健康档案，采用信息挖掘、聚类、分析、预报等算法模块，智能化、综合分析个人信息及健康情况，为其提供智能推荐服务，包括预订、咨询、急救等，具体关键技术如下。

（1）智能标识技术，如传感技术用于标识服务对象信息；（2）自动识别技术，组合运用多个传感器以识别病人的身份，采集病人血压、心率信息，以及在识别病人健康状况异常后立即发出提醒等；（3）在共享医疗数据资源的基础上，利用传感器广泛收集病人大数据，分析评价临床路径，规范医疗行为，为患者提供更高质量的医疗服务[5]；（4）整合诊疗对象的大数据，经过聚类、分析、挖掘，汇聚成医疗数据资源，为医学研究领域提供数据服务。以生命体征定位检测系统为例，患者佩戴智能监测定位手环，实时向医院管理平台发送患者心率、体温、血压及位置数据，管理平台进行大数据的采集与分析，完成对患者的实时管控。在管理平台中，医护人员可一键查看患者的数量、患者所在的区域、患者的病情、用药情况、生命体征数据等信息，整合运用所有的信息资源。而患者使用该系统，可以实时获取自身的生命体征数据，及时接收管理平台智能推送的各项信息。

2.5 海量数字资源管理技术

物联网智慧医疗信息化在运行过程中形成了海量的数据信息，这些数据信息来源广泛，其中存在大量的冗余数据和无效数据，需要采用数据处理技术，提炼净化数据，在节约数据存储空间的同时，提高数据资源的质量及利用价值。一方面，采用海量数据资源管理技术打造数字资源元数据模型，并引进内容聚合技术与标识技术，构建集抽取、定义、识别、检索为一体的海量数字资源管理技术模型[6]；另一方面，在智慧医疗信息化运行过程中，不同层级医疗服务机构的数据集中存储，形成不同类型、零散分布的海量数据，部分数据甚至不属于医疗领域，进而对物联网智慧医疗数据收集、存储、处理、检索等技术的运用有着较高的标准要求。因此，就海量数据资源管理的需要，需采用定制化的管理技术，以确保数据管理的实效性及可用性。具体关键技术如下。

（1）针对跨域医疗协同产生的所有元数据，利用数字对象标识技术，进行分类、标识管理。（2）基于智慧医疗的业务特点，建立完善的数字资源管理体系，整合运用海量数据存储技术、数字对象标识技术、语义识别技术、内容聚合技术、检索技术等技术类型，打造出元数据参考模型，用于元数据的抽取、加工、分析和处理。（3）集成上文提到的关键技术，基于跨域医疗专门打造海量数字资源管理系统，实现所有元数据的统一集中、规范化、标准化管理，为物联网智慧医疗信息化的运行提供数据技术及系统支撑，保障跨域医疗业务的高质、高效运行[7]。

3 结语

基于物联网的智慧医疗信息化，整合运用了软件、硬件与核心关键技术，构建医疗系统内部的万物互联网络，涵盖了医疗设备、仪器、患者、医护人员、医疗服务等众多层面，重构了医院业务流程，打造跨域医疗协作模式，实现医疗资源、医疗服务、医疗数据最大程度的共享，最终推动各级医疗服务卫生机构的智慧化发展，构建全面覆盖的智慧医疗网络，使智慧医疗延伸至社区、家庭层面，保障人们的身心健康。