淺析智慧醫(yī)療三大核心技術(shù)

淺析智慧醫(yī)療三大核心技術(shù)

????? 2009年初，一個名叫“IBM醫(yī)療行業(yè)解決方案實驗室”的機(jī)構(gòu)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(luò)、傳感技術(shù)和RFID等當(dāng)前最新的和最熱門的技術(shù)領(lǐng)域，從而打造了一個整合各種應(yīng)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(luò)(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(jìn)技術(shù)研究計劃署中的一個研究項目。這種無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了感測、運(yùn)算，以及網(wǎng)絡(luò)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(nèi)監(jiān)控與偵測周圍環(huán)境與和特定目標(biāo)的即時狀態(tài)，并透過無線網(wǎng)絡(luò)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(dāng)?shù)奶幚怼?/P>

　　醫(yī)療無線傳感器網(wǎng)絡(luò)要求分布在醫(yī)院、醫(yī)生、患者和設(shè)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(luò)技術(shù)主要使用ZigBee協(xié)議。ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，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(shù)適合于承載病情監(jiān)控等數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)。ZigBee技術(shù)在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)，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(shù)，ZigBee技術(shù)將是最低功耗和成本的技術(shù)。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(luò)。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(yīng)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(hù)的麻煩。

在床邊的影像

　　和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需求不同，實現(xiàn)智慧醫(yī)療的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)不再是帶寬和傳輸速度，而是網(wǎng)絡(luò)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(guān)鍵的承載技術(shù)。全面覆蓋現(xiàn)代醫(yī)院的無線移動網(wǎng)絡(luò)可以保證隨時隨地進(jìn)行多元化應(yīng)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(dāng)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(shù)在上海市胸科醫(yī)院甚至被應(yīng)用到了對醫(yī)學(xué)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(shè)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(shè)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(yù)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(guān)病人的主管醫(yī)生才可以查閱影像資料。這樣做的結(jié)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(nèi)首創(chuàng)的新應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)要求，所選擇的放射攝影設(shè)備和無線接收、發(fā)射裝置都有相關(guān)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。“

　　上海市胸科醫(yī)院部署的智能無線方案包括在中心機(jī)房的一臺卓紀(jì)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(hù)士站的30臺MP-422A無線接入點，并由RingMaster進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)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(nèi)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(shè)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(xué)影像含有龐大的數(shù)據(jù)規(guī)模這對網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力提出了新的要求，據(jù)計算機(jī)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(xì)微的變化都可能左右診斷的結(jié)果。為了保證檢查人員在每個護(hù)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(dú)特的智能無線體系架構(gòu)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(zhuǎn)發(fā)。即AP負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)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(jī)，然后直接發(fā)至PACS，而無需通過WLAN控制器做集中轉(zhuǎn)發(fā)，從而提高了上傳速度和整體無線網(wǎng)的可擴(kuò)展性。另一方面，由于802.11b/g工作的2.4GHz電磁波干擾非常嚴(yán)重，而　　 802.11a標(biāo)準(zhǔn)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(luò)部署采用了 802.11a的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(yán)重易受外部感染，同時患者本身的疾病帶有極強(qiáng)的傳染性，不能與外界直接接觸。如重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)患者均為手術(shù)后病人和危重病人，抵抗力低、易產(chǎn)生并發(fā)癥和嚴(yán)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(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程探視，這樣既可以保護(hù)患者免遭外部感染或交叉?zhèn)魅荆挚梢詫崿F(xiàn)患者與家人的“面對面”交流。

　　在特殊病房內(nèi)配備的視頻編碼器以及攝像機(jī)、麥克風(fēng)、音箱、電視機(jī)，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(shè)立遠(yuǎn)程探視室，配備了視頻編碼器、攝像機(jī)以及PC、耳麥，這些設(shè)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(nèi)的患者的情況，并與患者進(jìn)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(yuǎn)程登錄，而通過視頻編碼器與病房內(nèi)相關(guān)醫(yī)療設(shè)施的結(jié)合，還可以提供更為智能和更為人性化的服務(wù)。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(hù)士站報警，與血壓儀、心電圖機(jī)、床邊監(jiān)護(hù)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(hù)士站醫(yī)護(hù)人員。

　　在國外，基于視頻的遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)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(fēng)，大多數(shù)人因此致殘。一種經(jīng) FDA 認(rèn)證的藥物可以幫助部分患者防止因中風(fēng)造成的殘疾，但此藥物必須在中風(fēng)發(fā)作后三小時內(nèi)服用。中風(fēng)病人接受治療越早，康復(fù)機(jī)率也就越大。

　　在位于波士頓的醫(yī)療聯(lián)盟集團(tuán)公司(Partners HealthCare)，視頻會議技術(shù)首次與醫(yī)療保健系統(tǒng)進(jìn)行集成，針對其電視醫(yī)療計劃部醫(yī)療聯(lián)盟集團(tuán)公司部署的視頻會議解決方案允許各地的用戶進(jìn)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(shù)，最多可使位于32 個不同地點的用戶共同進(jìn)行視頻會話。另外，橋接技術(shù)使醫(yī)療聯(lián)盟集團(tuán)公司內(nèi)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(luò)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(wù)。Partners 利用三個特定的視頻方式向患者提供醫(yī)療服務(wù)，它們分別是電視皮膚學(xué)應(yīng)用程序、世界范圍內(nèi)的醫(yī)療咨詢以及馬薩諸塞州綜合醫(yī)院(MGH)的電視中風(fēng)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(shè)固定門診的費(fèi)用，使用視頻會議技術(shù)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(wù)?！耙曨l會議技術(shù)清除了在時間和距離上的障礙，使我們能夠?qū)碜?MGH 的急性中風(fēng)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(guān)鍵在于：在有效的時間內(nèi)，向患者提供有針對性的治療?！痹撫t(yī)院相關(guān)人士表示。

　　Partners HealthCare 視頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括VSX 系列的全線產(chǎn)品，其包含了 Siren音頻和StereoSurround技術(shù)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(jī)會議軟件應(yīng)用程序，使用戶可以啟動臺式機(jī)視頻，而針對多位置通話和 IP 與 ISDN 混合網(wǎng)絡(luò)通話，該醫(yī)院使用了 Polycom MCG-50 橋接技術(shù)。PathNavigator 高級監(jiān)管程序被用于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和呼叫選路。通過使用視頻會議技術(shù)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(fēng)病醫(yī)療服務(wù)，還可迅速得到病情診斷并開始治療