移動醫(yī)療擁抱物聯網—— 華為醫(yī)療物聯網解決方案

“十三五”期間，“健康中國”上升至國家戰(zhàn)略，基于“云大物移”等新興信息技術的應用作為健康中國的驅動力而備受關注。醫(yī)療物聯網以其在人員定位、資產管理、輸液健康、病人監(jiān)護、行為合規(guī)等業(yè)務的應用，極大提升了醫(yī)療效率，減少醫(yī)療差錯。華為敏捷分布式無線網絡方案,以醫(yī)療物聯網的業(yè)務應用實現的技術需求出發(fā)，分析目前物聯網與Wi-Fi網絡建設結合的建設思路，總結出一套開放的、可持續(xù)發(fā)展的醫(yī)療物聯網建設模式,讓醫(yī)療機構可以輕松應對物聯網需求。

1.醫(yī)療物聯網概述

醫(yī)療物聯網即通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把醫(yī)療業(yè)務相關的人員、資產、物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現醫(yī)療機構智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。簡而言之，醫(yī)療物聯網就是以服務醫(yī)療業(yè)務為目標“物物相連的互聯網”。

1.1醫(yī)療物聯網架構

圖1 醫(yī)療物聯網架構圖

大腦中樞 — 面向大數據的云化開放平臺

? 基于大數據的物聯網海量數據處理、決策

? 基于生態(tài)建設的物聯網中間件云管理平臺

? 云化的基礎架構，敏捷部署運營

神經網絡 — 全聯接敏捷網絡

? 物聯網 AP：內置藍牙，平滑升級 RFID、ZigBee

? 有線網絡：通過有線網絡將物聯網網關接入平臺

? 3/4G：基于運營商網絡的物聯網卡接入平臺

? LAWAN：利用 NB-IoT、LoRa、LTE-e 等低功耗廣域網技術接入平臺

末梢神經 — 物聯網傳感器

? RFID、藍牙、WIFI 等多種頻段回傳數據

? 涵蓋智能化、信息化兩套系統(tǒng)

1.2醫(yī)療物聯網實現的技術手段

業(yè)界常見的物聯網實現技術有Wi-Fi、藍牙、RFID、ZigBee以及LoRa等，各種技術的對比見下表。

表射頻技術對比表

通信技術 Wi-Fi 藍牙 RFID ZigBee LoRa 工作范圍(米) 100 30 1-100 100 1k-10k 速率 1G+ 22M 250k 250k 5k 電池壽命 1天 數天 數月-年 數月-年 3-5年 模塊成本（元） 20 10 40 40 45 定位精度 3-5m 1m 1m n/a n/a 工作頻段 2.4G/5G 2.4G 125k/433M 2.4G 433/868/915 MHz 特點 帶寬大，穿透性差，功耗高，技術標準 帶寬中，穿透性差，功耗高，技術標準 帶寬低，穿透性中，功耗中，需定制 帶寬低，穿透性中，功耗中，需定制 帶寬低，穿透性優(yōu)，功耗中，需定制

2.醫(yī)療物聯網應用

醫(yī)療物聯網應用從數據類型可以分為兩大類，一類是跟位置信息相關的，如嬰兒防盜、資產管理、行為分析等；另一類是純數據類型的，如生命體征監(jiān)護、溫濕度管理等。按照場景分為院前急救、院內人員資產管理、醫(yī)療安全管理以及院外恢復監(jiān)控。

2.1院前急救

病人在院前急救的過程中，救治時間對挽救患者生命十分珍貴。借助物聯網傳感器，可以將患者實時的心電圖、脈搏、體溫等生命體征信息，以及其他檢查結果實時通過4G網絡傳回醫(yī)院。在來醫(yī)院的路上，醫(yī)生可以提前完成會診，等病人來到醫(yī)院直接安排治療工作，爭取更多救治時間。

2.2院內人員資產管理

醫(yī)院內部的醫(yī)療設備，如PACS推車、呼吸機等設備會在不同科室間移動，在使用設備的時候經常出現設備找不到，甚至丟失的問題。借助于物聯網標簽以及物聯網定位技術，可以實時確定設備位置、狀態(tài)等信息，快速找到設備。同時，結合報表系統(tǒng)，能夠統(tǒng)計匯總出設備的使用情況以及盈利情況等信息。醫(yī)院輸液一旦漏針，會造成嚴重醫(yī)療事故，通過輸液泵的紅外傳感器和重力傳感器系統(tǒng)，能夠監(jiān)測輸液速度，并在漏針或者液體輸完的時候，自動關閉輸液，防止醫(yī)療事故的發(fā)生。通過心率、體溫等傳感器，可以在不打擾病人休息的情況下，完成生命體征測量，并自動記錄到醫(yī)療系統(tǒng)中，既提高服務效率，又改善就醫(yī)體驗。

2.3醫(yī)療安全管理

在婦產科，嬰兒被盜、抱錯等事故常有報道。借助醫(yī)療物聯網技術，可以實現母嬰配對，當母親標簽和嬰兒標簽靠近時，如果匹配則通過認證，否則告警；利用電子圍欄技術，在病區(qū)門口，通過近距離定位器結合門禁系統(tǒng)，能夠在未授權嬰兒靠近出口的時候報警，并完成門禁自動落鎖功能，防止嬰兒被盜。在感染科，SARS等嚴重感染病患者是禁止私自外出的，一旦發(fā)生病人出逃的情況，會造成社會安全問題。通過電子圍欄技術，同樣可以防止重感染病人出逃問題。

2.4院外恢復監(jiān)控

糖尿病、心臟病等慢性病管理，需要在院外長時間的監(jiān)控病人相關指標。一方面，可以長期跟蹤病人生命體征情況，在必要的時候可以通知病人復查或者住院治療；另一方面，在突發(fā)情況下，如心臟病突發(fā)，醫(yī)療物聯網系統(tǒng)會及時通知患者家屬或者醫(yī)院，采取急救措施，防止意外的發(fā)生。

3.醫(yī)療物聯網建設模式

從上文的醫(yī)療物聯網業(yè)務可以看出，醫(yī)療機構對物聯網的需求是有很強的科室屬性，也就是說應用范圍和應用方式是根據業(yè)務定制化建設的。物聯網射頻信號，作為連接傳感器和有線的載體，在信號覆蓋方式上與Wi-Fi網絡類似，越來越多的醫(yī)療機構在建設Wi-Fi網絡的時候，考慮在Wi-Fi網絡的基礎上擴展物聯網射頻信號，避免在后期重復施工布線造成的浪費。

3.1醫(yī)療物聯網建設模式

常見的Wi-Fi信號的物聯網射頻統(tǒng)一建設的模式有兩種，一種是緊耦合模式，一種是松耦合模式。但是無論采取哪種模式建設，基于RFID、ZigBee等技術的物聯網應用并不通用，醫(yī)療物聯網硬件和軟件是強綁定關系，不同廠商之間的硬件和軟件系統(tǒng)是不能天然融合的。

緊耦合方式則是通過定制化的產品，將無線接入點設備內部集成了Wi-Fi射頻的同時，支持PCIE插槽，通過定制化開發(fā)將RFID、ZigBee、藍牙等射頻插卡通過內置的方式集成在產品中，可以作為一款定制化的產品支持醫(yī)療物聯網應用，如圖2所示華為AP4050DN-E架構。這種方案的優(yōu)點是能夠一套網絡滿足多套信號的覆蓋，節(jié)省重復投資建設造成的資源浪費。但是，緊耦合模式的缺點也很明顯，大量的定制化開發(fā)工作造成了上線周期長的問題。同時內置插卡需要和無線接入點制定廠商深度對接，這樣也造成了嚴重的技術壁壘，沒有對接的廠商無法基于這一方案實現物聯網射頻基于AP設備平滑升級。

圖2 華為AP4050DN-E緊耦合模式

松耦合方式則是目前業(yè)界能看到最主流的方案，該方案在普通AP設備上，通過支持PoE OUT功能，用AP對物聯網網關進行供電，完成基于Wi-Fi網絡的物聯網射頻升級。該方案不僅在擴展方式上是開放的，沒有廠商壁壘；同時，升級成本低，不需要任何定制化開發(fā)。

3.2華為開放的醫(yī)療物聯網架構

在醫(yī)療物聯網的建設中，基于Wi-Fi的移動醫(yī)療是醫(yī)療物聯網最基本的要求，同時也是方案的核心。在Wi-Fi信號的覆蓋中，需要先建設完成無盲點的Wi-Fi網絡，如圖3所示。在Wi-Fi網絡的設備選型中，考慮在每個房間、過道，以及門診和會議室等開闊區(qū)域保留開放的物聯網升級接口，滿足在各種場景下的醫(yī)療物聯網平滑升級。

圖3 醫(yī)療物聯網建設方案

華為針對醫(yī)療場景給出定制化的解決方案。在病房和手術室采用敏分架構，敏分架構由中央AP9430與遠端模塊R250D-E組成，中央AP放置于弱電間，一個中央AP可以下掛24個，最多48個遠端模塊，中央AP和遠端模塊之間通過網線互聯，中央AP負責管理，遠端模塊負責信號覆蓋，具備以下優(yōu)點：

1）更高帶寬：每個房間802.11ac Wave2, 最高1.2G帶寬，入室雙條流（業(yè)界最高性能）；

2）避免施工：通過網線連接，施工更加方便；

3）方便管理運維：管理通過中央AP完成，管理節(jié)點減少95%，故障點可以定位（傳統(tǒng)饋線方式無法定位天線故障和饋線故障）；

4）更方便的擴展性：病房、過道的遠端模塊，全部支持PoE OUT功能，給物聯網模塊供電。架構更加開放，升級物聯網應用無需定制化開發(fā)，也不存在業(yè)務廠商強制綁定；

5）內置藍牙；

6）支持房間級定位：能夠判斷終端從哪個遠端模塊接入，達到房間級的定位。

結束語

醫(yī)療物聯網技術的應用，可以幫助實現醫(yī)院治療、管理、服務過程的智能化、信息化，通過建立一體化的管理系統(tǒng)、護理體系、服務體制，可以幫助醫(yī)院提高服務水平，優(yōu)化了各項資源配置，從而提高了醫(yī)院的工作效率，為病人提供更加人性化的服務。醫(yī)療物聯網應用目前還處于探索和起步階段，建設標準和建設模式也不盡相同。醫(yī)療機構需要結合自身業(yè)務需求，做整體和統(tǒng)一的規(guī)劃，為醫(yī)療物聯網建設預留開放的接口。同時，醫(yī)療物聯網的不成熟造成了硬件和軟件架構昂貴，在建設過程中可先采取試點的方式摸索出一套適合自身需求的建設模式，循序漸進地推廣，最終實現醫(yī)院擁抱醫(yī)療物聯網。

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