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基于物联网技术的智能远程医疗平台架构研究

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：高宇

[导读] 摘要：基于物联网技术，构建了一个满足多主体多层次功能需求的智能远程医疗平台功能实现架构，分析了各架构层次的功能以及彼此之间的逻辑关系，并探讨了智能远程医疗平台的“感、联、知、行”特征。

        大连东软信息学院辽宁省大连市 116000
        摘要：基于物联网技术，构建了一个满足多主体多层次功能需求的智能远程医疗平台功能实现架构，分析了各架构层次的功能以及彼此之间的逻辑关系，并探讨了智能远程医疗平台的“感、联、知、行”特征。研究表明，建设与应用智能远程医疗平台是变革现有医疗服务模式的有效工具，也是实现医疗卫生资源配置帕累托改进的重要手段。
        关键词：物联网；架构；智能远程医疗；智能远程医疗平台
        引言
        随着人们对于医疗水平要求的不断提高，传统医疗系统的弊端越来越明显。工作效率低、成本高昂，不能对病人进行实时的远程医疗监护等问题已成为了医疗系统发展的瓶颈。物联网是指所有能被独立寻址的普通物理对象进行互联互通的网络。近年来，基于高速通讯技术得到了长足的发展。物联网在医学中的应用已经有了较大的进展。通常患者发病具有突发性，需要实时监控病人的身体状态，因此基于物联网的智能医疗监控系统具有重要的研究意义。
        1设计原则
        远程智能医疗系统主要面向突发性疾病预处理与常规性疾病远程指导，考虑到远程医疗的特殊性及实际需求，远程智能医疗系统设计需要遵循安全性、稳定性、智能化及实时性的设计原则。（1）安全性远程智能医疗系统设计的第一原则为安全性，考虑到系统是对人体生理特征进行的检测。因此需要满足无创伤检测的要求，保证接触式或非接触式检测均具有安全性。并对人体无伤害，满足《医用电气设备安全通用要求》的安全标准。（2）稳定性远程智能医疗系统通过采集人体生理指标对人体健康进行有效分析。从采集人体指标到最后的数据分析，每一步都需要系统具有良好的稳定性。人体指标采集需要系统可以避免外界干扰，采集相对真实的人体数据。另外，在数据分析的过程中需要系统可以进一步滤除掉干扰信息，保证系统分析结果的可靠性。（3）智能化远程智能医疗系统要面向不同职业、年龄段的用户，因此需要具有高度集成智能化与简易操作性的特点。智能化体现在系统数据采集方面，不需要采用介入式信息采集。另外，系统界面设计应遵循简洁易操作原则，且具有良好的交互性方便用户使用。（4）实时性远程智能医疗系统是面向用户需求进行开发设计，因此更需要医疗实时性的特点。系统采集人体数据上传到后台数据库进行实时分析，并实时地将数据分析的结果反馈给用户端界面。因此，需要数据采集、数据上传和数据分析及反馈等过程均具有低时延的特性。
        2物联网技术的发展和体系架构
        2.1物联网技术的发展
        物联网概念起源于美国麻省理工学院自动识别中心提出的无线射频识别技术（RFID），通过RFID和互联网，将全部的“物”联接起来，实现智能化识别与管理[7]。物联网技术发展受到许多国家的重视，美国、欧盟、日本、韩国、中国等相继推出物联网技术行动计划。当前物联网技术被广泛应用于智能物流、智能家居、智能电网、智能医院、智慧图书馆、智慧农业、智慧城市和食品溯源等领域。
        2.2物联网技术的体系架构
        目前，国际上尚未有统一的物联网技术体系架构，本文参考《中国物联网白皮书（2011）》和部分学者的做法，认为自底层向上的物联网技术体系架构主要包括感知层、接入层、网络层、支撑层和应用层。（1）感知层：利用各类传感器、RFID和执行器，对事物属性、工作状态等数据进行实时采集与状态辨识；利用协同处理方式对海量数据进行在线计算、控制，以及实现网络中各单元之间的数据交互。

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（2）接入层：利用移动通信网络、无线传感器网络和计算机网络等，实现各类传感设备的互联网接入，将感知层采集到的数据传输到网络层。（3）网络层：是物联网技术的神经中枢，旨在构建一个满足“万物”通信以及为支撑层、应用层提供稳定、高效和可靠保障的智能网络平台，支撑感知数据和控制信息的远距离双向传输。（4）支撑层：进行数据表达与处理，实现语义互操作和数据共享；对下认知网络资源，达到自适应传输；对上提供统一数据接口与虚拟化支撑。（5）应用层：构建面向各类行业应用的服务发现与呈现工作。
        3智能远程医疗平台的功能实现架构
        首先明确定位智能远程医疗平台多主体用户的功能需求，然后构建基于物联网技术的智能远程医疗平台功能实现架构，并探讨不同架构层次的功能以及彼此之间的逻辑关系，最后分析智能远程医疗平台的“感、联、知、行”特征。
        3.1智能远程医疗平台用户的功能需求分析
        智能远程医疗平台利用发达的物联网网络通信系统，全面、实时、动态地对医疗卫生资源对象进行识别、定位、追踪与监控，以满足医疗机构、家庭/个人、政府组织、非营利组织、医药企业、医疗器械组织、商业保险公司等用户的功能需求。其中，医疗机构是服务提供方，主要有在线健康问答、远程会诊、医疗健康监测、远程健康护理、远程医疗护理、医疗设备跟踪管理、医疗机构传染控制管理、工作人员状态管理等需求。家庭/个人是服务需求方，主要有健康档案管理、紧急医疗求助、病情管理、在线健康咨询、寻医问药等需求。政府组织是服务监管方，主要有行业信息搜集与发布、行业准入、市场监管、财务监管、公共医疗/卫生政策制定等需求。非营利组织主要有健康知识公益宣传、健康生活方式倡导、公共健康慈善募捐等需求。医药企业主要有新药研发决策、药物流通追踪与定位、药物防伪鉴定、药物营销以及客户关系维护等需求。
        3.2基于物联网技术的智能远程医疗平台功能实现架构
        基于物联网技术的智能远程医疗平台在多种通信线路并存的情形下呈现出个性化、全方位、立体化的趋势，且更加智能化和自动化。根据物联网技术的体系架构与支持面向服务架构的能力，智能远程医疗平台的功能实现架构自底层向上主要包括6个层次：医疗资源层、数据采集层、网络通信层、数据层、应用层和用户层。（1）医疗资源层：是指采集的医疗卫生资源对象，主要有专家/医护人员、病人、电子病历、健康档案、医疗器械、检测仪器、监护仪、药品、医疗床位等。（2）数据采集层：利用M2M无线接入、RFID、扫描仪、红外感应器、摄像头、读写器等设备，实时采集医疗卫生资源对象数据；利用医疗机构信息平台、家庭远程信息平台、公共信息平台、移动终端信息平台等软件接口和中间件技术统一管理所采集数据，实时监测和追踪医疗卫生资源对象。（3）网络通信层：在移动互联网（如4G、5G）、计算机网络、WSN、自组织网络、异构网络等基础上，构建物联网网络通信系统，为智能远程医疗平台建立稳定、可靠、高效和安全的网络平台，支撑感知数据和控制信息的远距离双向传输。（4）数据层：分为数据存储与数据处理两部分。数据存储是指存储采集到的相关数据，包括专家/医护人员位置、患者个人生理信息、药品存放记录、医疗设备工作状态、医生医疗行为数据与决策数据等，通过建立标准化和规范化的健康医疗资源数据库以及专用的集成数据中间件，统一规范和管理所采集的数据。
        结语
        基于远程医疗的发展前景及实际需求，本文研究并设计了基于物联网技术的远程智能医疗系统。文中基于安全性、稳定性、智能化及实时性的设计原则，分别设计了远程智能医疗系统的总体架构、物理架构和功能架构。在此基础上，本文进一步设计了系统工作流程、基于物联网的信息采集模块及系统功能。通过对多组志愿者进行测试，可以发现本文所设计的远程智能医疗系统对于多类疾病均有着良好的诊断识别概率。
        参考文献
        [1]齐良书，李子奈.与收入相关的健康和医疗服务利用流动性[J].经济研究，2011，46（9）：83-95.