基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院信息化核心技術(shù)分析

引言

近年來，無線通信技術(shù)、射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification, RFID)、傳感器技術(shù)和智能終端技 術(shù)得到了迅速發(fā)展并日趨成熟，而將這些技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合而 形成的物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Tings)技術(shù)，已成為下一代互聯(lián)網(wǎng) 的重要組成部分。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的廣泛應(yīng) 用，改變了原有的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)模式，促使醫(yī)療衛(wèi)生體系走向 了“遠(yuǎn)程化、智能化”的發(fā)展階段。

物聯(lián)網(wǎng)是通過各種傳感設(shè)備采集數(shù)據(jù)，按照約定協(xié)議進 行信息交換和通信，對處理數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能行為的服務(wù)推送，從 而將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、 監(jiān)控和管理并觸發(fā)事件數(shù)據(jù)處理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是互聯(lián) 網(wǎng)的延伸和擴展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為醫(yī)院信息化服務(wù)模式帶來了 前所未有的變革，能夠?qū)崿F(xiàn)對醫(yī)療流程中的各個環(huán)節(jié)的智能 化感知和處置，支持對醫(yī)務(wù)人員、患者、診療過程與處方、醫(yī) 療器械設(shè)備、藥品識別、醫(yī)療廢棄物管理等信息的數(shù)字化采集、 存儲、處置和決策等。

1物聯(lián)網(wǎng)的主要特點

國際電信聯(lián)盟(ITU)把RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米 技術(shù)、智能嵌入式技術(shù)視為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中的關(guān)鍵技術(shù)［2］。 其中，RFID是物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建基礎(chǔ)和核心。RFID由射頻信號 實現(xiàn)無接觸信息獲取，并通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)自動采集到 中央信息處理系統(tǒng)，是一種非接觸式自動識別技術(shù)；傳感器 是物聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)物與物以及物與人信息交互的部分，可感知熱、 力、光、電、聲、位移等信號，并按一定的頻率周期性地采 集這些環(huán)境信息。物聯(lián)網(wǎng)上部署的傳感器由于數(shù)量極其龐大, 種類也不盡相同，因而不可避免地會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中多源異構(gòu)數(shù) 據(jù)的集成以及數(shù)據(jù)共享的問題，為了保證數(shù)據(jù)的正確性與及時性，物聯(lián)網(wǎng)必須能夠適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和傳輸協(xié)議。此外, 物聯(lián)網(wǎng)具有智能處理的能力，利用云計算、模式識別等智能 計算技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進行分析處理，對物體實施智能控制, 形成自我反饋的智能化處理模式。

2醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)

醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的具體實現(xiàn)， 其中包含三個基本的要素，第一是“物”，即醫(yī)療對象的智能 化感知，包括醫(yī)生、患者、護士、藥品、耗材、設(shè)備等，實現(xiàn) 醫(yī)療對象的全過程監(jiān)控和管理；第二是“網(wǎng)”，即醫(yī)療流程的 標(biāo)準(zhǔn)化管理和處置，其中包括診斷流程、檢驗流程、護理流程、 追溯流程、質(zhì)控和管理流程及臨床路徑等，提高醫(yī)療安全和 醫(yī)療質(zhì)量；第三是“聯(lián)”，即信息的交互，通過互聯(lián)互通技術(shù) 實現(xiàn)醫(yī)療對象和醫(yī)療流程中數(shù)據(jù)信息的融合，從而實現(xiàn)醫(yī)療 全過程標(biāo)準(zhǔn)化管理的目標(biāo)。

2.1醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

基于醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)內(nèi)容，決定了其信息感知具有很 強的異構(gòu)性。數(shù)據(jù)信息不僅來自前端傳感器的感知和參數(shù)采 集，還涉及應(yīng)用網(wǎng)關(guān)和通信網(wǎng)絡(luò)接口，另外種類繁多的設(shè)備輸 出信號的類型、采集信息的模式、使用的傳輸接口、通信協(xié)議 以及生成的數(shù)據(jù)格式都會有所區(qū)別。因此，為實現(xiàn)異構(gòu)信息 之間的互聯(lián)互通互操作，以及結(jié)合醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用部署的需求, 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)需要一個開放的、分層的、可擴展的 框架?；趪H電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)描述的USN高層架構(gòu)以及歐洲 電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會機器對機器技術(shù)委員會(ETSI M2M TC)提 供的M2M架構(gòu)，目前國內(nèi)外研究人員多采用三層或五層架構(gòu), 其中三層架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，而五層架構(gòu)是 對三層架構(gòu)的擴充，自下而上分為感知采集層、傳輸接入層、 網(wǎng)絡(luò)通信層、支撐管理層以及服務(wù)應(yīng)用層叫

2.1.1感知采集層

感知層主要由多類型的感知設(shè)備和組網(wǎng)設(shè)備構(gòu)成，主要 任務(wù)是識別物體和采集信息，完成醫(yī)療對象的生理指標(biāo)、生 命體征以及其他生理參數(shù)的感知和采集，對人體生理和病理 狀態(tài)進行檢測和監(jiān)控。

2.1.2傳輸接入層

傳輸接入層起著承上啟下的作用，向下面向底層傳感網(wǎng) 絡(luò)，向上將采集的數(shù)據(jù)傳輸給上層基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)感知層 與通信層之間的協(xié)議適配與網(wǎng)絡(luò)接入，處理和轉(zhuǎn)發(fā)原始數(shù)據(jù), 并將智能控制信息向下層傳遞叫

2.1.3網(wǎng)絡(luò)通信層

網(wǎng)絡(luò)通信層負(fù)責(zé)感知層和應(yīng)用層之間的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信任 務(wù)，完成信息的遠(yuǎn)距離傳輸，主要包括移動通信網(wǎng)、3G/LTE、 互 聯(lián) 網(wǎng)、WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)、 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)、 WiFi (Wireless Fidelity).企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)、有線電視 網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)[4],在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時 傳輸。

2.1.4支撐管理層

支撐管理層也可以稱為中間件層，支撐管理層基于云計 算平臺及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐，主要完成感知數(shù)據(jù)的語義理解、 推理、決策以及醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的查詢、海量存儲、數(shù)據(jù)融合、 分析數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘等，為醫(yī)療健康服務(wù)及擴展應(yīng)用提供 運行保障和運營支撐。該層可以屏蔽底層不同傳感設(shè)備在通 信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式上的差異，為上層醫(yī)用開發(fā)提供統(tǒng)一的接口， 是貫通上下層級關(guān)系的核心組成，也是應(yīng)用層各種應(yīng)用的基礎(chǔ)。

2.1.5服務(wù)應(yīng)用層

服務(wù)應(yīng)用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對醫(yī)療 物聯(lián)網(wǎng)信息資源的整合，構(gòu)建面向醫(yī)療服務(wù)的實際應(yīng)用管理平 臺，集成相關(guān)的服務(wù)等內(nèi)容?；卺t(yī)療信息化服務(wù)和健康管理 需求，應(yīng)用層可提供人與物聯(lián)網(wǎng)的交互接口，同時根據(jù)目標(biāo)人 群的實際情況和服務(wù)需求，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

2.2醫(yī)療信息的安全與隱私保護

由于醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和使用中涉及患者大量隱私信息, 一旦發(fā)生泄漏將引發(fā)災(zāi)難性后果，因此系統(tǒng)的安全與隱私保 護十分重要。然而同時物聯(lián)網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量種類繁多、空 間數(shù)據(jù)量大、用戶身份多樣、組網(wǎng)和接入技術(shù)相對復(fù)雜、應(yīng) 用平臺安全需求種類多等特點，無法運行復(fù)雜的安全保護體 系，需要構(gòu)建多層次、多級別的信息安全體系架構(gòu)。

2.2.1感知層的安全問題

在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)底層，負(fù)責(zé)檢測患者生理參數(shù)的感 知節(jié)點存在人為損壞或意外屏蔽的風(fēng)險，擁塞控制、路由安全、 復(fù)雜電磁干擾和黑客攻擊會影響數(shù)據(jù)的完整性、有效性和真 實性，因此在通信過程中不僅要防止數(shù)據(jù)的非法截獲、篡改、 偽造和丟棄，還要保證數(shù)據(jù)融合過程中對冗余信息的錯誤識 別?？梢允褂媒尤肟刂啤⑸矸菡J(rèn)證與審計技術(shù)、入侵檢測技術(shù), 當(dāng)受到攻擊或出現(xiàn)路由錯誤時，仍能保證網(wǎng)絡(luò)基本功能。通 過數(shù)據(jù)加密簽名對檢測數(shù)據(jù)實施保護。

2.2.2敏感信息追蹤與防泄漏

醫(yī)療信息數(shù)據(jù)將最終存儲到云計算服務(wù)中心或虛擬數(shù)據(jù) 中心，云計算服務(wù)商擁有數(shù)據(jù)的優(yōu)先訪問權(quán)，醫(yī)療數(shù)據(jù)被放 置在哪臺服務(wù)器上對于醫(yī)療機構(gòu)也是透明的，因此僅僅依靠 被動的數(shù)據(jù)訪問審計技術(shù)是不夠完整的，應(yīng)重點考慮數(shù)據(jù)庫關(guān) 鍵數(shù)據(jù)及敏感數(shù)據(jù)的保護，一般采用加密網(wǎng)關(guān)技術(shù)實施主動 保護，一旦發(fā)生外部攻擊或內(nèi)部攻擊泄密時，黑客或入侵者只 能獲取加密數(shù)據(jù)，短期內(nèi)無法解密得到明文，不至影響現(xiàn)有 應(yīng)用或業(yè)務(wù)的運行。另外，除了利用技術(shù)手段以外更重要的是 通過立法來保障涉及患者隱私信息的安全。

3 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用幾乎遍布醫(yī)療領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)，能夠 滿足醫(yī)療全流程的智能化管理與監(jiān)控需求，最大限度地提高 現(xiàn)有醫(yī)療資源的利用率和醫(yī)院運行效率，使患者能夠快速、 低成本地享受更全面的診療服務(wù)，從而有效解決就醫(yī)渠道少、 醫(yī)療資源分布不均等亟需解決的社會問題。

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