淺析智慧醫(yī)療三大核心技術

淺析智慧醫(yī)療三大核心技術

????? 2009年初，一個名叫“IBM醫(yī)療行業(yè)解決方案實驗室”的機構成立了，它把一個頗具吸引力的單詞推到了我們面前——智慧醫(yī)療。智慧醫(yī)療涉及到統(tǒng)一通信、視頻、無線網(wǎng)絡、傳感技術和RFID等當前最新的和最熱門的技術領域，從而打造了一個整合各種應用的信息化平臺，為患者提供一種前所未有的智慧體驗。

醫(yī)療神經(jīng)元

　　智慧醫(yī)療的核心是病人信息的傳遞與共享，包括這些信息在醫(yī)院不同科室之間、醫(yī)院之間，甚至醫(yī)院與社區(qū)、醫(yī)療保險、政府部門等的信息傳遞。這使得一種叫做無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks)的概念成為業(yè)界的熱點。WSNs的概念起源于美國國防先進技術研究計劃署中的一個研究項目。這種無線傳感網(wǎng)絡結合了感測、運算，以及網(wǎng)絡連接的能力，被部署在整個醫(yī)院中的不同傳感器，在其感測范圍內監(jiān)控與偵測周圍環(huán)境與和特定目標的即時狀態(tài)，并透過無線網(wǎng)絡將這些狀態(tài)信息回傳到主處理系統(tǒng)。系統(tǒng)管理者在收到這些信息時，就能據(jù)此對患者的病情變化做出適當?shù)奶幚怼?/P>

　　醫(yī)療無線傳感器網(wǎng)絡要求分布在醫(yī)院、醫(yī)生、患者和設備等處的傳感器節(jié)點，具備無線通信能力。目前無線傳感器網(wǎng)絡技術主要使用ZigBee協(xié)議。ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡技術，主要用于近距離無線連接。通過ZigBee，可以簡單地實現(xiàn)各種器件的實時在線。其低數(shù)據(jù)速率和通信范圍較小的特點，決定了ZigBee技術適合于承載病情監(jiān)控等數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務。ZigBee技術在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調，實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，其通信效率很高。相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術，ZigBee技術將是最低功耗和成本的技術。ZigBee的出發(fā)點就是實現(xiàn)一種易實現(xiàn)的低成本無線網(wǎng)絡。同時它的低功耗性能可以使采用電池供電的產(chǎn)品維持6個月到數(shù)年的工作時間。這一點對于醫(yī)院應用來說非常重要。它可以保證部署在醫(yī)院各處的成千上萬個傳感器長期穩(wěn)定地工作，而不會因為供電問題造成信息缺失和維護的麻煩。

在床邊的影像

　　和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡構建需求不同，實現(xiàn)智慧醫(yī)療的網(wǎng)絡基礎不再是帶寬和傳輸速度，而是網(wǎng)絡的移動性和靈活性。因此，無線寬帶在智慧醫(yī)療的實現(xiàn)過程中，將成為關鍵的承載技術。全面覆蓋現(xiàn)代醫(yī)院的無線移動網(wǎng)絡可以保證隨時隨地進行多元化應用。在突發(fā)性情況發(fā)生的時候，專家可以不必尋找電腦去查找資料來幫助診斷，而是當時就可移動查詢，確保沒有一分鐘的延誤。

　　這種在床邊的無線信息記錄與訪問技術在上海市胸科醫(yī)院甚至被應用到了對醫(yī)學影像的處理方面。該醫(yī)院收治的主要是臨床病危病人、骨科牽引病人及小兒搶救病人。這些病人往往需要床邊采集圖像資料，這就對設備的移動性和信息的無線傳輸提出了非常高的要求。胸科醫(yī)院采用了新型移動CR系統(tǒng)用于在病人床邊的X線影像實時采集作業(yè)。這是一種含有單板CR閱讀器、X射線發(fā)生器、PC工作站(帶有觸摸屏顯示器)和便攜式電源的移動CR系統(tǒng)。但移動CR設備仍需要將數(shù)字影像保存在其PC工作站中，等操作人員檢查完所有預約病人后，回到放射科再將所有影像資料通過有線方式一次性上傳到PACS系統(tǒng)。此后，各相關病人的主管醫(yī)生才可以查閱影像資料。這樣做的結果是，在病人較多時，查閱影像資料的周期長。另外，遇到特殊的急診病人則無法滿足需求。

　　上海市胸科醫(yī)院放射科主任葉劍定說道：“針對這類新的需求，我們提出了床邊放射影像的數(shù)字化并采用無線傳輸方式接入PACS的方案。這是我院在國內首創(chuàng)的新應用，由于移動床邊攝影的特殊性和影像數(shù)據(jù)傳輸格式的標準要求，所選擇的放射攝影設備和無線接收、發(fā)射裝置都有相關的數(shù)據(jù)接口、交換要求。選擇的原則是既要有可靠的安全抗干擾能力，又要保持靈敏和高速的傳輸特性?！?/P>

　　上海市胸科醫(yī)院部署的智能無線方案包括在中心機房的一臺卓紀思MX-200R智能無線控制器以及分布于住院部大樓17個病區(qū)護士站的30臺MP-422A無線接入點，并由RingMaster進行無線網(wǎng)絡的規(guī)劃、配置、部署、監(jiān)控和優(yōu)化，精確控制接入管理的各個方面，包括用戶、內容、時間、地點、原因、以及接入方式。為完成客戶端部署，需要在移動CR設備所配備的PC工作站上安裝支持802.11a/b/g的無線網(wǎng)卡，這樣就使該移動CR系統(tǒng)具有了無線傳輸能力。

　　數(shù)字醫(yī)學影像含有龐大的數(shù)據(jù)規(guī)模這對網(wǎng)絡的吞吐能力提出了新的要求，據(jù)計算機室主任孫科芬介紹說：“通常一張胸片影像的數(shù)據(jù)文件大約在5MB左右，這是因為臨床醫(yī)生對胸片輔助診斷的要求非常高，細微的變化都可能左右診斷的結果。為了保證檢查人員在每個護士站都能迅速將采集到的影像資料上傳至 PACS系統(tǒng)，我們采用了獨特的智能無線體系架構Smart Mobile，所使用的無線接入點擁有了足夠的數(shù)據(jù)處理能力。

????? AP在執(zhí)行加/解密及策略的同時，也處理數(shù)據(jù)轉發(fā)。即AP負責轉發(fā)這類高數(shù)據(jù)傳輸率的影像數(shù)據(jù)流量至交換機，然后直接發(fā)至PACS，而無需通過WLAN控制器做集中轉發(fā)，從而提高了上傳速度和整體無線網(wǎng)的可擴展性。另一方面，由于802.11b/g工作的2.4GHz電磁波干擾非常嚴重，而　　 802.11a標準工作的5GHz頻段不僅可以有效地避免干擾，而且可以實現(xiàn)與802.11g一樣的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此，本次無線網(wǎng)絡部署采用了 802.11a的Wi-Fi標準用于保證高速，穩(wěn)定的PACS接入能力。

優(yōu)化醫(yī)療體驗

　　智慧醫(yī)療的另一個關鍵是為就醫(yī)者提供更好的醫(yī)療體驗。例如在一些特殊的病房，患者因病情嚴重易受外部感染，同時患者本身的疾病帶有極強的傳染性，不能與外界直接接觸。如重癥監(jiān)護室(ICU)患者均為手術后病人和危重病人，抵抗力低、易產(chǎn)生并發(fā)癥和嚴重感染。但是，這一類患者往往同時又最需要家人的陪同和安慰。

　　為了解決這個問題，未來的智慧醫(yī)院通過網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程探視，這樣既可以保護患者免遭外部感染或交叉?zhèn)魅?，又可以實現(xiàn)患者與家人的“面對面”交流。

　　在特殊病房內配備的視頻編碼器以及攝像機、麥克風、音箱、電視機，可以隨時將患者的病況、影像、聲音采集并傳遞出來，同時在隔離區(qū)外設立遠程探視室，配備了視頻編碼器、攝像機以及PC、耳麥，這些設施通過醫(yī)院局域網(wǎng)接入監(jiān)控中心管理平臺。家屬或朋友在室外的探視點即可實時看到室內的患者的情況，并與患者進行交流溝通，患者也可以看到外面家屬的視頻。如果將管理平臺接入 Internet，家屬或朋友即使在家里或身在外地，也可通過PC遠程登錄，而通過視頻編碼器與病房內相關醫(yī)療設施的結合，還可以提供更為智能和更為人性化的服務。比如與輸液報警器連接，患者輸液完畢時通過監(jiān)控系統(tǒng)的報警聯(lián)動自動向護士站報警，與血壓儀、心電圖機、床邊監(jiān)護儀等儀器連接，實現(xiàn)自動報警以及數(shù)據(jù)參數(shù)與監(jiān)控圖像的疊加顯示，在發(fā)生異常時及時報警通知護士站醫(yī)護人員。

　　在國外，基于視頻的遠程醫(yī)療應用已經(jīng)開始實現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計美國每年有 70 多萬人患有中風，大多數(shù)人因此致殘。一種經(jīng) FDA 認證的藥物可以幫助部分患者防止因中風造成的殘疾，但此藥物必須在中風發(fā)作后三小時內服用。中風病人接受治療越早，康復機率也就越大。

　　在位于波士頓的醫(yī)療聯(lián)盟集團公司(Partners HealthCare)，視頻會議技術首次與醫(yī)療保健系統(tǒng)進行集成，針對其電視醫(yī)療計劃部醫(yī)療聯(lián)盟集團公司部署的視頻會議解決方案允許各地的用戶進行面對面的實時交流，還支持多種演示程序，例如 PowerPoint、35 毫米幻燈片以及高層投影。該組織還部署了多位置技術，最多可使位于32 個不同地點的用戶共同進行視頻會話。另外，橋接技術使醫(yī)療聯(lián)盟集團公司內外部聯(lián)網(wǎng)自如，如有需要，還能夠讓可變的H.323 (IP) 和H.320 (ISDN) 協(xié)議以不同的線速參與到同一視頻會話中。

　　在 Partners 視頻網(wǎng)絡中，有 30% 用于醫(yī)療系統(tǒng)的管理; 10% 用于在緊急情況下或者對住院及門診病人提供醫(yī)療服務。Partners 利用三個特定的視頻方式向患者提供醫(yī)療服務，它們分別是電視皮膚學應用程序、世界范圍內的醫(yī)療咨詢以及馬薩諸塞州綜合醫(yī)院(MGH)的電視中風中心 (TeleStroke Center)。例如，一家叫做Nantucket 的醫(yī)院患者較少，無法支付一個醫(yī)師或者常設固定門診的費用，使用視頻會議技術后，Nantucket 可以安排每周三小時的會診時間，為突發(fā)性或者有必要的患者提供醫(yī)療服務。“視頻會議技術清除了在時間和距離上的障礙，使我們能夠將來自 MGH 的急性中風專家的意見即時提供給來自美國和整個世界更多的患者。未來醫(yī)療保健業(yè)發(fā)展的關鍵在于：在有效的時間內，向患者提供有針對性的治療?！痹撫t(yī)院相關人士表示。

　　Partners HealthCare 視頻網(wǎng)絡技術主要包括VSX 系列的全線產(chǎn)品，其包含了 Siren音頻和StereoSurround技術提供業(yè)界最佳的音頻和視頻效果。該醫(yī)院還通過部署 VSX 3000 個人會議視頻系統(tǒng)和PVX 臺式機會議軟件應用程序，使用戶可以啟動臺式機視頻，而針對多位置通話和 IP 與 ISDN 混合網(wǎng)絡通話，該醫(yī)院使用了 Polycom MCG-50 橋接技術。PathNavigator 高級監(jiān)管程序被用于進行網(wǎng)絡管理和呼叫選路。通過使用視頻會議技術來提供可供點播的神經(jīng)科專家門診，患者無論身處何地，都可隨時獲得專業(yè)的中風病醫(yī)療服務，還可迅速得到病情診斷并開始治療