物联网技术在智慧医疗的应用.doc

部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 2016 2017 学年第学年第 2 学期学期 物物联联网技网技术导论术导论 课课程大作程大作业业 作业题目 作业题目 物联网技术在智慧医疗的应用物联网技术在智慧医疗的应用 专专 业 业 嵌入式开发方向嵌入式开发方向 班班 级 级 14100911410091 学学 号 号 141009122141009122 姓姓 名 名 李鲁豫李鲁豫 任课教师 任课教师 刘国梅刘国梅 日日 期 期 2017 4 182017 4 18 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 目录CONTENT 摘要 一一 研究背景研究背景 1 二二 研究研究现现状状 2 三三 关关键键技技术术 4 四四 系系统实统实例例 5 4 1 病人身份匹配和监护管理系统 5 4 2 基于物联网技术的血液管理系统 7 4 3 医疗物联网和 简约的数字医疗 9 五五 应应用前景用前景 11 参考文献 15 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 摘要 1999 年 物联网概念由麻省理工学院提出 早期是指依托射频 识别 Radio Frequency Identification RFID 技术和设备 按 约定的通信协议与互联网的结合 使物品信息实现智能化管理 而 医学物联网 就是将物联网技术应用于医疗 健康管理 老年健康 照护等领域 医学物联网中的 物 就是各种与医学服务活动相关的事物 如健康人 亚健康人 病人 医生 护士 医疗器械 检查设备 药品等等 医学物联网中的 联 即信息交互连接 把上述 事 物 产生的相关信息交互 传输和共享 医学物联网中的 网 是 通过把 物 有机地连成一张 网 就可感知医学服务对象 各 种数据的交换和无缝连接 达到对医疗卫生保健服务的实时动态监 控 连续跟踪管理和精准的医疗健康决策 那么什么是 感 知 行 呢 感 就是数据采集和 信息获得 比如 连续监测高血压患者的人体特征参数 周边环境 信息 感知设备和人员情况等 知 特指数据分析 如 高血压 患者连续的血压值测到之后 计算机会自动分析出他的血压状况是 否正常 如果不正常 就会生成警报信号 通知医生知晓情况 调 整用药 加以处理 这就是 行 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 1 研究背景 我国医疗卫生体系正从临床信息化走向区域医疗卫生信息化的 发展阶段物联网技术的出现满足了人民群众关注自身健康的需要推 动了医疗卫生信息化产业的发展 物联网技术在医疗领域的应用潜 力巨大能够帮助医院实现对人的智能化医疗和对物的智能化管理工 作支持医院内部医疗信息 设备信息 药品信息 人员信息 管理 信息的数字化采集 处理 存储 传输 共享等 实现物资管理可 视化 医疗信息数字化 医疗过程数字化 医疗流程科学化 服务 沟通人性化 能够满足医疗健康信息 医疗设备与用品 公共卫生 安全的智能化管理与监控等方面的需求从而解决医疗平台支撑薄弱 医疗服务水平整体较低 医疗安全生产隐患等问题 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 2 研究现状 全球主要发达国家十分关注物联网技术在医疗领域的信息化建 设 2004 年 2 月美国 FDA 采取大量实际行动促进 RFID 的实施与推 广通过立法加强 RFID 技术在药物在运输 销售 防伪 追踪体系的 应用 2004 年日本信息通信产业的主管机关总务省 MIC 提出 2006 2010 年间 IT 发展任务 u Japan 战略 该战略的目的之一就 是希望通过信息技术的高度有效应用促进医疗系统的改革解决高龄 少子化社会的医疗福利等问题 2006 年韩国确立了 u Korea 战略其 中提到要建立无所不在的智能型社会让民众在医疗领域可以随时随 地享有智慧服务 2008 年底 IBM 进一步提出了 智慧的医疗 概念设 想把物联网技术充分应用到医疗领域中实现医疗的信息互联 共享 协作 临床创新 诊断科学以及公共卫生预防等并认为物联网技术 在整合的医疗平台 电子健康档案系统都将有广泛的应用 2009 年 10 月欧盟委员会以政策文件的形式对外发布了物联网战略提出要让 欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球除了通过 ICT 研 发计划投资 4 亿欧元启动 90 多个研发项目提高网络智能化水平外于 2011 年 2013 年间每年新增 2 亿欧元进一步加强研发力度 同时拿 出 3 亿欧元专款支持物联网相关公私合作短期项目建设其中也包括 医疗项目 我国政府也十分关注物联网技术在医疗领域的应用 2008 年国 家出台了 卫生系统十一五 IC 卡应用发展规划 提出加强医疗行业 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 与银行等相关部门 行业的联合推进医疗领域的 一卡通 产品应用 扩大 IC 卡的医疗服务范围建立 RFID 医疗卫生监督与追溯体系推进 医疗信息系统建设加快推进 IC 卡与 RFID 电子标签的应用试点与推 广工作 2009 年 4 月 6 日 中共中央 国务院发布了 关于深化医 药卫生体制改革的意见 为了保证医改的成功 3 年内各级政府将 投入 8500 亿元加大卫生系统信息化建设的推进力度尤其是 RFID 技 术的应用推广 2009 年 5 月 23 日 卫生部首次召开了卫生领域 RFID 应用大会围绕医疗器械设备管理药品 血液 卫生材料等领域 的 RFID 应用展开了广泛的交流讨论 在 卫生信息化发展纲要 中 IC 卡和 RFID 技术被列入卫生部信息化建设总体方案之中 卫生 部提出要加强 IC 卡和 RFID 技术在医疗保健 公共卫生 药品 血 液 卫生材料 医疗器械的生产 配送 防伪 追溯等方面的应用 要进一步推进个人大容量智能卡在医疗领域的应用 目前相关部门 正在加快制定 IC 卡医疗信息标准 格式标准 容量标准积极推进 IC 卡的区域化应用开展异地就医刷卡结算实现医疗信息区域共享 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 3 关键技术 国际电信联盟 ITU 把射频识别技术 RFID 传感器技术 纳米 技术 智能嵌入技术视为物联网发展过程中的关键技术 其中 RFID 是物联网的构建基础和核心 中科院软件研究所孙利民提出我国应该着重发展以下关键技术 包括物体标识 体系架构 通信和网络 安全和隐私 服务发现和 搜索 软硬件 能量获取和存储 设备微型小型化 标准 在医疗卫生领域物联网的主要应用技术在于物资管理可视化技 术 医疗信息数字化技术 医疗过程数字化技术三个方面 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 4 系统实例 4 1 病人身份匹配和监护管理系统 随着 RFID 的高速发展和其显而易见的技术优越性 医疗医药行 业也越来越多的开始使用 RFID 医疗医药行业是一个严谨的 不允 许出错的行业 同时也是个追求高效率的行业 而这正是 RFID 的特 性所在 该系统利用 RFID 技术可以实现对住院病人和医护人员的自 动身份识别 人员定位 电子导医 生命体征信息自动采集监视 电子化病房巡查 出入安全控制等新型医务服务和管理功能 包括 以下五个子系统 病人身份匹配系统 病人安全管理系统 病人实 时定位监视系统病人生命体征数据采集和监护系统和 RFID 病房管理 系统 病人身份匹配系统病人在入院时即通过入院注册系统登记身 份信息 佩戴唯一的电子标签腕带 对于有源 RFID 标签 病人通过 佩戴的电子腕带标签发出的信息能够随时被覆盖的无线 RFID 探测网 络侦测到 由医护工作人员通过工作台电脑随时识别到不同位置的 病人身份信息 若采用无源电子标签作为载体 则可以通过移动标 签工作站来检查比对标签身份准确性 由手持阅读器显示读取标签 的身份信息 病人安全管理系统利用 RFID 电子标签的在线侦测和远 距离读取识别的特性 可以在病人腕带被非正常移除和脱落时提示 监控台报警 病人在未经过许可授权而离开护理区域时 区域出入 口的 RFID 探测器将验证许可身份并向工作控制台报警提示 防止病 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 人在未经许可下离开监护区域 病人实时定位监视系统在 RFID 探测 网络的覆盖下 使佩戴 RFID 腕带的病人可以实时地处于医疗监护的 状态下 为医院方能够更好的根据病人活动情况提供医护关怀 根 据最近 RFID 探测点的位置和返回的探测到的 RFID 腕带信息 可以 随时了解在此区域附近的病人信息 根据需要由医护人员随时提供 医护服务 病人生命体征数据采集和监护系统利用 RFID 的数据转储 和传输特性结合微型病人体温测量探头 以及移动式体征监护设备 在 RFID 接收器网络覆盖下 可以进行在线的病人体征数据采集和监 护管理 使病人在无人陪伴的场景下 也可以接受到监护关怀 随 时为医护人员提供病人的体征活动状况 及时处理应急救护需求 RFID 病房管理系统利用无线网络覆盖和配置移动 RFID 护士工作站 护理人员可以脱离护士台的电脑工作站的羁绊 在日常的移动工作 中 随时随地操作在线使用信息管理设备 进行病人身份核对 资 料调阅 位置跟踪 医护工作记录等一系列现场任务操作 摆脱传 统的纸质登记 核查操作方式 实现移动现场医护操作管理 提高 工作质量和效率 系统应用意义医院中很多病人的流动性较大 特 征相似而难以区分 而且对一些精神和智障病人其本身的理解和表 达能力欠缺 如果不加以有效的标识往往会造成错误识别而被误诊 结果给事件所涉及的各方带来无可挽回的巨大影响 确实 病人在 医院内因身份识别错误而导致错误诊治虽然很少但仍然存在 可见 现有的一些病人标识手段未能有效地防止事故的发生 而该系统的 应用可以很好的解决这个问题 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 4 2 基于物联网技术的血液管理系统 血液 可以解决医疗上的大量问题 而又是多种疾病传播的渠 道 由于血液的传染而引起和传播的疾病 诸如艾滋病 乙肝 丙 肝等 而许多问题都是因为不规范的血液采集 血液存储和使用的 混乱等引起的 所以 血液的管理是一个不能出错的工作 但是在 其中有许多都是不可抗拒的因素 所以 保障血液的安全 加强血 液的管理势在必行 利用 RFID 无线射频识别技术 Radio Frequency Identification 进行科学的管理 实现信息的交互与 处理 血液在采集 存储和运输和使用的过程中 利用 RFID 技术和 计算机技术进行质量的实时监控 使整个产业链清晰透明 不受污 染 质量得到实时监控与互联跟踪 真正的实现血液管理的信息化 提高工作效率 把科学安全的血液管理落实到实处 首先 要献血 者登记 体检完后 进行血液检测 然后确认没有问题 进行血液 采集 将每一袋检验合格的血液贴上相应的 RFID 标签 进行血液跟 踪 包括血液在存放到库房的安放位置 状况 包括和其他血库的 调入调出 或者被医院使用 都始终跟踪着唯一的 RFID 标签 系统 应用意义减少血液的污染 系统采用 RFID 非接触式射频识别技术 免去了人工的接触 减少了血液的污染 有效的保证了用血的安全 实现科学的血液信息管理 从血液采集 到入库 最后到血液的使 用等一系列环节中涉及的数据信息特别多 包扩献血者的资料 血 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 液类型和采集血液的时间 经手人等大量的信息为血液的管理带来 一定的困难 再加上血液的特殊性 血液的容易变质和用血的安全 性等问题 利用 RFID 标签可以实时的记录每一个环节的信息 有效 的避免了人为的失误引起的差错 有效期自动提醒 当血液入库时 设置血液的有效期 当血液长时间不用 如果到了有效期 系统会 自动报警 提醒有效期已经到了 然后工作人员可以很快的找到血 液的位置 进行处理 时间设置可以自由设置 多标签识别 提高 工作效率 为每一袋血液贴上 RFID 标签以后 利用 RFID 读写器和 天线的配合可以进行多标签的识别 免去人工的在计算机输入或者 手工记录 识别后可以实时的把数据传送到系统管理中心 集中管 理 减少错误 可预见的提高工作的效率 实时的跟踪管理 RFID 技术能有效的解决血液在存储和运输途中的情况 质量的实时监控 进行从血液采集到患者的使用 全过程的管理 采集后就贴上 RFID 标签 标签内包含所有的血液信息 自此血液跟踪开始 无论血液 在库房 还是调拨移库 一直到最终患者的使用 都能进行全过程 的跟踪 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 4 3 医疗物联网和 简约的数字医疗 浙江大学医学院附属第一医院通过实施医疗物联网和 简约的 数字医疗 解决方案 标准化了医院管理 实现对医务工作人员以及 医用药品 器械的有效跟踪和管理 优化了管理流程 让医生和护士可 以更简单的操作和使用网络 提升工作效率 减少出错率 最大可能的 避免医疗差错 通过使用 NETGEAR 医疗物联网架构 医院在此基础 上将逐步实现 ICU 设备管理系统 中心供应室质量追溯系统 医疗 垃圾管理系统 医疗器械和贵重设备的跟踪 生命体征采集及监护系 统 移动库房物资管理系统等等 作为 863 十二五 医疗信 息化改革的重要成果检验基地 浙江大学医学院附属第一医院首先 计划全院医疗物联网覆盖 通过两台互为冗余备份的 NETGEARWNAC9505 智能无线控制器及物联网 AP WNDAP356 建立起全 院的医疗物联网基础架构 同时 浙江大学医学院附属第一医院目前 被卫生部指定为数字医疗指定参观点的示范性工程 随着物联网的 不断壮大 NETGEAR 的 WNAC9505 也能够同步进行扩展 实现未来上 千台 AP 的管理需求 两台 WNAC9505 的双机热备 保障了全院物联 网业务能够实时无间断地运行 如下图所示 基于业界领先的智能 分布式 WLAN 交换架构的 WNAC9505 无线控制器具有强大灵活的无线 用户接入及 Fit AP 管理能力 整机提供高达 1024 台 Fit AP 及 32K 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 无线用户管理能力 支持 802 11a b g n 无线协议 无线信道动态控 制 射频功率自动调整 无线用户自动负载分担 射频 RF 和应用安 全 控制手段 众多高级安全特性诸如 Web Portal 802 1x 802 11i MAC 地址 WAPI 认证 非法 AP 检测和阻 止 防 IP 地址盗用 RF 攻击识别和防御 黑名单等等 以及为各类无 线终端提供完整的无线漫游 安全性以及整合服务 Pro Safe 智能 无线控制器凭借其安全特性 强大的处理性能和先进的功能特性而 获得了非常好的口碑 千兆 POE 功能的 GS724TP 交换机 直接通过 以太网线对 AP 提供远程电力和数据传输 大大方便了布线施工 另 外 AP 零配置 的功能 AP 无需做任何配置 只要接插网线即可通 过 AC 获得相应的 AP 配置并正常运行 物联网 APWNDAP356 可以提供 同时的 WLAN 的 2 4G 和 5G 的无线信号接入 同时 WNDAP350 ER 内置 了 RFID 阅读器 可以提供无源 有源 Tag 条码 生命体症检测 等等 诸多应用 目前医院已应用物联网 AP 的系统 移动护理系统移动门诊输液 系统条码扫描系统 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 5 应用前景 市场需求慢性病 亚健康和老龄化的问题 催生可穿戴设备的 市场需求 中国报告网移动医疗行业分析师指出 移动医疗拥有巨 大的蓝海市场 首先是亚健康人群大幅增加 中国报告网调查发现 35 岁至 65 岁的人群正在成为慢性病大军 其中超重和肥胖 血脂 异常和脂肪肝 高血压呈明显上升趋势 发病年龄日趋年轻化 疾 病发生之前通常有 生理异常 通过移动医疗设备对亚健康指标 的测量 可以提早发现慢性病 有利于治疗 其次是老龄化加剧 空巢老人比例增加 中国报告网研究指出 预计 2020 2050 年中国 进入加速老龄化阶段 上世纪 60 年代是生育高峰 70 这个阶段每 年增加 620 万人 断加剧的老龄化趋到 2050 年 老龄人口总量将超 过 4 亿 老龄化水平达到 30 中国不断势是医疗保健增长的基础 空巢化趋势与独居老人增多 空时监控的可穿戴智能够实现远程实 时增加 能医疗设备需求量会不断增尤为需要指出的是 导致能够 实现远程人力成本的上升会是导疗设备需求量增加的一个重要因素 实时监控的可穿戴智能医疗病年轻化 第三是慢性病患病时间长 服务需求大 在医疗健康领域 国内的智能医疗设备生产商都在积 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 极开拓远国远程健康管理市疗 阿里巴巴的未来医院早已囊括了健 康物场 腾讯的微信智慧医疗物联网所涉及的项目 医疗平台合作 已经医院开展慢性病患者远程广东乐心医疗与医程指导管理项目 互联的高速发展为医疗行业带来了巨大的空在技术支撑方面 移动 互空间 根据 IDC 大建设的 IT 系统发布的中国医疗卫生十大 IT 趋 势 移动医疗将成为 2013 年重点建医疗 慢病监控 大数据综合解 决方案等改之一 远程预约 远程医改变现有的医疗健康服务模式 应用示范移动应用解决方案 可基本概括为 无线查房 移全 球医疗行业采用的移移动护理 药品和视频监控 可以管理和分发 条形码病人标识带的应用 无线语音 网络呼叫 视频会议和所有 流程 从住院登记 发放药品 输液 配液 配说 病人在医院经历 过的所配药中心 标本采集及处理 急救室 手术室 到出院结帐 都可以用移动技术予以优化 因为移动应用能够高度共享医院原有 的信息系统 并使系统更具移动性和灵活性 从而达到简化工作流 程 提高整体工作效率的目的 移动应用的另一个显著贡献是减少 医疗差错 在对病人护理过程中 有可能出现护理人员交接环节的 失误 以及在发药 药品有效期管理 标本采集等执行环节的失误 据美国权威机构的调查显示 每年有超过 1500 万例的药品误用事故 在美国医院内发生 为了避免这些失误 就需要医护人员及时地得 到和确认患者的医疗信息 确保在正确的时间 对正确的病人 进 行正确的治疗 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 发展前景让医疗服务 随手可得 移动医疗 改变了过去人们 只能前往医院 看病 的传统生活方式 无论在家里还是在路上 人们都能够随时听取医生的建议 或者是获得各种与健康相关的资 讯 医疗服务 因为移动通信技术的加入 不仅将节省之前大量用 于挂号 排队等候乃至搭乘交通工具前往的时间和成本 而且会更 高效地引导人们养成良好的生活习惯 变治病为防病 为公立医院 改革 添把火 2010 年 10 月起 国家卫生部决定启动全国近百家 医院和部分区域的电子病历试点工作 卫生部领导在公开场合表示 建立和完善以电子病历为核心的医院信息系统 是公立医院改革试 点工作的重要任务之一 通信业的下一座 金矿 移动医疗对于移 动运营商 医疗设备制造商 芯片企业 应用开发商等通信产业链 各个环节 是一座 金矿 一项潜力极大的 朝阳产业 咨询 公司 Parks Associates 的数据显示 仅美国市场 与无线配件 应 用等相关的移动医疗市场规模在 2011 年有望翻一番 达到 13 亿美 元 对于运营商 可以借助与 SP 的收益分成 变单纯的 管道工 为 智能管道 对于医疗器材制造商 无线宽带网络 RFID 芯片 与传统诊疗设备的全新组合 让传统诊疗设备跳动了一颗 智慧心 美国的 GE 公司 2009 年就研发了一种手机式超声仪 在中国市场 的前期测试中反响相当好 就像现在的血压仪 听诊器 医生手 中拿到这个超声仪 可以一下提高好多信息辅助诊断 对于 SP 们 智能手机的日益普及 也让他们在这杯移动医疗的盛宴中分得一杯 羹 中国有家医疗网站 好大夫 在线推出了完全免费的 iPhone 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 客户端 截至目前 好大夫已经收入全国 3100 多家正规医院 26 万余位大夫 通过手机 可以检索到包括所有常见疾病以及全国各 地医院 大夫的相关信息 患者可浏览检索到当地医院介绍 科室 介绍等相关信息 也能查询到大夫的简历 出诊时间等 甚至可以 查看患者对该医生的打分评价 移动医疗在我国却受到一定的局限性 3G 网络的不给力 互联 网带宽限制的影响 以及基层医院设备落后均不适合我们开展移动 医疗 国外移动医疗的发展是建立在私人医生的基础之上 随便一 个电话 简单一个 email 就可以解决除手术外的常见疾病 而我国 患者群基数很大 尚处在一个看病难的时期 国内医生每天的工作 根本不可能浪费在接打电话 收发邮件的时间上 更不用说那些医 学前辈需要从新学习电脑了 另外 国外的移动模式是建立在医生 一对一的基础上 患者预约排队能够相当的有秩序 当然我国的医 生也是一对一的诊疗模式 但前提是一个患者只有仅仅几分钟的诊 疗时间 当然我们不能否认移动医疗带来的便利 但是程序的开发 者也当考虑我们身处的环境 我们希望构建一个医者轻松