智慧醫療應用技術特點及發展趨勢

李建功 唐雄燕

摘要：文章指出目前智慧醫療應用中政府主導、規模有限、標準缺乏的特點明顯，未來趨勢將是應用范圍更廣、物聯健康終端需求猛增、醫療信息互聯互通更加全面。文章認為智慧醫療的核心目標是使得每一個用戶享受到協同的、協調的、智能化的醫療服務，圍繞這一目標將形成一個以患者為中心、價值為基礎的醫療產業鏈，產業鏈包括政府、醫療服務提供機構、藥品廠家和設備制造商。

關鍵詞：智慧醫療；物聯網；物聯健康

Abstract:The development of smart health applications is still predominately in the government domain and is limited by skills shortage and a lack of standards. As smart health applications become more commonplace, demand for terminals will increase and comprehensive interconnection will be necessary. In this paper, we suggest that the goal of such applications is to allow every user to benefit from collaborative, coordinated, and intelligent health services. A smart health industry will include governments, medical service providers, pharmaceutical companies, and equipment manufacturers.

Key words:smart health; Internet of things; interactive health

智慧醫療作為生命科學和信息技術交叉學科，為用戶提供了醫療健康互動服務保障，逐漸成為未來生活必不可少的一部分。在近年的智慧醫療的應用推廣中突顯出政府主導性、規模有限性、標準性缺乏等特點，同時也展現出巨大市場潛力和未來應用推廣的發展趨勢。

1 智慧醫療概念及業務形式

智慧醫療是一門新興學科，也是一門交叉學科，融合了生命科學和信息技術。智慧醫療的關鍵技術是現代醫學和通信技術的重要組成部分。智慧醫療通過打造以電子健康檔案為中心的區域醫療信息平臺，利用物聯網相關技術，實現患者與醫務人員、醫療機構、醫療設備之間的互動，逐步達到全面信息化。

目前，類似概念很多，諸如無線醫療、移動醫療、物聯健康等說法，然而從以上概念的核心特征看均屬于智慧醫療范疇。根據信息互動主體不同，智慧醫療的業務范圍大體分為智慧醫院服務、區域醫療交互服務、社區/家庭自助健康監護服務、智能遠程急救服務。

1.1 智慧醫院服務

智慧醫院服務主要指在醫院范圍內部展開的智能化業務，一方面有方便患者的智能化服務，如患者無線定位、患者智能輸液、智能導醫等(如圖1所示為患者智能輸液的業務流程，在藥品配發、輸液耗材配發、人藥匹配上均自動化實現)；另一方面有方便醫護人員的智能化服務，如防盜、視頻監控、一卡通、無線巡更、手術示教、護理呼叫等。此外，醫院之間的遠程會診也是智慧醫療業務的重要組成部分。

在智慧醫院內部信息化平臺方面，各醫院正在加速實施基于信息化平臺、醫院信息系統(HIS)的整體建設。建立以患者為中心，以優化流程為導向，以電子病歷為信息單元的醫療臨床信息標準化、電子化、語義化處理平臺，在實現臨床信息采集與存儲的基礎上，實現臨床信息的深入利用。同時，在有資源有實力的醫院逐步整合HIS，醫學影像存儲與傳輸系統(PACS、RIS)、實驗室信息管理系統(LIS)、會診系統，實現臨床科研一體化以及醫療信息集成和共享交換，實現醫療臨床信息的深層次利用。

在智慧醫院醫生所持終端方面，逐漸向智能化、便捷化發展。據Manhattan研究所預言，到2012年，81%的醫生將擁有一部智能手機。然而在Manhattan研究所2011年5月的報告中展現，這一數字已經在2011年得以實現。隨著終端產品的小型化及屏幕分辨率提高，移動護士站、醫用Pad終端已開始在部分醫院中應用[1]。

1.2 區域醫療服務

區域醫療服務信息化是以用戶為中心，將公共衛生、醫療服務、疾病控制甚至包括社區自助健康服務的內容相互聯系起來。該信息化服務以健康檔案信息的采集、存儲為基礎，自動產生、分發、推送工作任務清單，為區域內各類衛生機構開展醫療衛生服務活動提供支撐。該服務作為“十二五”衛生信息化的主要組成部分，將在“十二五”醫療衛生規范中成為醫療信息化建設重點內容之一。

區域醫療服務平臺是連接區域內的醫療衛生機構基本業務信息系統的數據交換和共享平臺，是不同系統間進行信息整合的基礎和載體。圖2展示的是基于電子健康檔案的區域衛生信息平臺基本架構。通過該平臺，將實現以電子健康檔案信息的中心的婦幼保健、疾控、醫療服務等各系統的信息進行協同和共享。從業務角度看，平臺可支撐多種業務，而非僅服務于特定應用層面。

1.3 家庭自助健康監護服務

健康監護業務主要直接針對個人類或家庭類客戶，主要實現方式為通過手機、家庭網關或專用的通信設備，將用戶使用各種健康監護儀器采集到的體征信息實時(或準實時)傳輸至中心監護平臺，同時可與專業醫師團隊進行互動、交流，獲取專業健康指導。實現形式多種多樣，也可結合區域醫療服務信息化平臺，開展全民建檔及電子健康檔案信息更新；也可與應急指揮聯動平臺結合，結合定制化手機或定位網關提供一鍵呼、預報警等功能。

健康監護業務根據應用場景不同可分為家庭健康監護業務、個人健康監護業務和車載急救監護業務幾類，各場景對平臺、網絡及終端的關鍵技術、實現形式均有不同需求。

圖3展現了健康監護業務架構，其中涵蓋健康監護終端、數據傳送網關、信息展現平臺等終端實現環節。

2 智慧醫療應用技術特點

智慧醫療需要新一代的生命科學技術和信息技術作為支撐，才能實現全面、透徹、精準、便捷的服務。智慧醫療體系架構圖如圖4所示。智慧醫療在整個泛在網、物聯網體系中所涉及感知層、網絡層、平臺層的各種關鍵技術。

(1)技術范圍廣

在智慧醫療相關技術領域涉及感知層、網絡層、平臺層的關鍵技術，針對以上介紹的幾類業務場景所相關的技術包括：

·智能感知類技術，如射頻標識(RFID)技術、定位技術、體征感知技術、視頻識別技術等。智慧醫療中的相關數據主要從醫院和用戶家中各系統傳出信息的傳感器獲取的，實現被檢測對象準確的數據采集、檢測、識別、控制和定位。

·信息互通類技術，如上下文感知中間件技術、電磁干擾技術、高能效傳輸技術等。實現用戶與醫療機構、服務機構之間健康信息網絡協作的數字溝通渠道，為整個醫療系統海量信息的分析挖掘提供通道基礎。

·信息處理技術，如分布式計算技術、網絡計算技術等，完成對各類傳感器原始測報或經過預處理的數據進行綜合和分析，更高層次的信息融合實現對原始信息進行特征提取，再進行綜合分析和處理。

(2)技術需求個性化強

針對幾類醫療健康場景采用的關鍵技術也各有不同特點，具有一定復雜性。

·針對智慧醫院場景下環境復雜、多種終端共存、醫用設備防干擾要求高等特點，醫療健康環境電磁干擾技術要求成為智慧醫院場景下一個重點要求。包括臨床場景下多徑環境下多個移動用戶及射頻干擾源時對醫療設備的電磁干擾影響，目前中國聯通研究院與北京郵電大學開展合作“國際科技合作項目”擬與加拿大合作針對室內電磁輻射級別的室內現場預測模型進行建模，用于蒙特利爾醫院無線局域網(WLAN)環境下的電磁干擾及覆蓋研究。

·無線定位技術是第三代移動通信的重要技術之一，根據醫院、家庭、野戰環境下實時監護需求，提出三維空間的精確定位的要求，目前業內已提出了許多室內定位技術解決方案，如ZigBee定位技術、超聲波定位技術、藍牙技術、紅外線技術、射頻識別技術、超寬帶技術、光跟蹤定位技術，以及圖像分析、信標定位、計算機視覺定位技術等，以實現醫護人員、病人、醫療設備等目標移動條件下的精確定位。

·高效傳輸技術是指充分利用不同信道的傳輸能力構成一個完整的傳輸系統，使信息得以可靠傳輸的技術。針對醫療健康信息傳輸的需要，針對醫學信號處理技術，研究能夠有效壓縮醫療傳感器數據流、醫療影像數據的新的壓縮算法；針對無線傳感器網絡的高能效傳輸技術研究，涵蓋傳感器網絡分布式協作分集傳輸算法，從而提高傳感器節點及整個無線傳感器網絡的能效。

(3)技術門檻高

智慧醫療屬新興行業，但其涉及技術和研發成本偏高，在為傳統醫療信息系統和設備廠商帶來商機的同時，也將一些研發實力薄弱、投入資金有限的企業逐漸排擠出智慧醫療主流產品供應商外圍。

基于以上技術分析，面向智慧醫療的一些關鍵技術仍不成熟，還待繼續完善、研發、產品化。規模化生產和產業布局仍需投入較大研發成本，因此對企業的創新研發能力、技術基礎和產品沉淀有較高的要求。

3 智慧醫療應用發展現狀

智慧醫療領域在電信運營商眼中的位置正變得越來越重要。近年來，無論是中國運營商還是國際運營商，都在積極向這一領域擴張。運營商不僅將提供醫療信息化服務作為履行企業社會責任的舉措，而且也將其視為新的盈利增長點。在組織結構上，全球重要電信運營商紛紛成立了專門的部門以負責醫療信息化的運營，并且還大量聘請來自醫療機構負責信息技術的高管組成咨詢委員會。這對于運營商了解醫療行業需求具有重要的作用。除此之外，運營商還非常重視與產業鏈重點環節建立伙伴關系。在服務方面，運營商非常重視網絡及安全設施的部署，這是提供醫療信息化服務的基礎[2]。

2010年，運營商西班牙電信強勢進軍醫療信息領域，專門成立了智慧醫療業務部門。西班牙電信采取了進軍電子醫療業務領域的做法。提供開發并銷售基于ICT的醫療業務，包括通過移動方式提醒患者就醫、適用于慢性病患者的遠程監控、遠程修改病歷以及基于視頻會議的病患咨詢等。

AT&T公司最近在管理層架構中新設了一個全新的高層職位——首席醫療信息官。該舉措標志著該公司已經將智慧醫療行業作為一大潛力領域進行系統開發。AT&T公司針對行業中醫院、醫生、公共衛生人員、納稅人等不同的主體提供了相應的解決方案。AT&T提供了包括醫療信息交換、遠程醫療、安全服務、災后恢復、統一通信、遠程醫療等解決方案。

Vodafone在智慧醫療服務領域重點關注三類主體，制藥公司、醫療服務機構和醫療保險提供者。Vodafone研發團隊提供應用服務系統作為重點產業。醫療機構員工可通過移動終端以遠程方式方便接入其應用系統，使其能夠實時接入最新醫療健康數據并使用其他資源，以方便服務客戶、判斷產品效能、指導安全用藥、提高產品和服務效率。

此外，國際幾家主要的平臺研發企業和服務提供商也高調介入智慧醫療行業領域。

高通公司宣布組建全資子公司——高通生命公司，將運營此前的高通無線醫療部門業務。同時還將設立規模為1億美元的高通生命基金，由高通公司的投資集團——高通風險投資管理。高通生命公司的首項產品——無線醫療終端的2net?平臺，目前已上市。旨在通過基于云的解決方案將無線醫療終端互連，以方便終端用戶、他們的醫療保健服務提供者和護理者訪問生物計量信息。谷歌和IBM公司在2009年即宣布，患者可以使用IBM的軟件從他們的醫療設備，如血壓和血糖監測的接口來傳輸各自的數據，并通過谷歌在線錄入個人健康記錄庫中。

英特爾公司和通用電氣公司也早在2009年建立合作關系，在智慧醫療業務領域開展深入合作。他們發起成立了康體佳健康聯盟，旨在實現醫療設備和系統之間交換信息標準化。

然而，在過去的3～5年內，中國運營商的智慧醫療業務與國際方向不同，大多數地方運營商目前主要提供的是一些保健、健康提醒類信息服務，多是為用戶提供疾病預防和飲食調養之類的信息推送服務或預約類服務。該類普適性的信息用戶也可以通過網絡免費獲得，缺乏針對性，并且在服務鏈中多以“啞管道”提供者角色出現，介入服務深入有限，對用戶的吸引力有限，仍未在醫療健康信息服務本身中產生價值。令人鼓舞的是，近來中國智慧醫療應用發展，其多數發展模式是在延承國際健康服務先進理念的同時兼顧具體國情，其經驗具有借鑒價值。如何突破價格競爭“瓶頸”，積累充足且合格的專業人才，梳理優化業務流程，加強信息化建設，建立適合中國國情的智慧醫療發展模式與發展戰略，已經成為決定智慧醫療產業未來命運的主要因素。

綜上，目前全球智慧醫療業務發展均突顯出以下共同特點：

·傳統通信行業多以ICT基礎業務作為智慧醫療業務切入點和業務開展基礎。

·智慧醫療作為行業信息化的一種典型應用，具有行業特點強、個性化要求高特點。

·智慧醫療作為新興行業，目前仍未形成成熟產業鏈，各合作伙伴正在探索未來發展模式。

4 智慧醫療應用發展趨勢

通過對全球智慧醫療技術特點分析及業務現狀梳理，可見智慧醫療將成為健康管理最有效的適宜技術。智慧醫療將覆蓋影響個人及人群的健康因素全生命周期的過程，實現有效地利用以用戶為中心的健康信息及各類醫療資源來達到最大健康效果。中國的智慧醫療產業是在中國特定的制度環境下新興的醫療服務業態，目前仍沒有形成成熟的模式可供比較和參考，在近年的發展過程中展現出政府參與度加強、應用范圍廣、物聯健康終端需求猛增、互聯互通更加全面等特點。

(1)政府參與加強

智慧醫療作為一種新興的醫療服務業態，沒有相對成熟的商業模式可供參考，目前中國還缺乏與之相匹配的法律、政策及規范，現行政策按醫院審批和監管模式進行，為醫療服務機構發展帶來了一些困難，對個人電子健康檔案信息法律保護缺失。隨著中國醫療衛生“十二五”規劃出臺，明確醫療信息化建設作為“四梁八柱”之一，要求利用現代化的信息手段，推動醫藥衛生體制改革，為百姓提供安全、有效、方便、價廉的基本衛生服務，并進一步明確“3521”工程建設要求，即建設國家、省和市州3級衛生信息平臺，加強公共衛生、醫療服務、新農合、基本藥物制度和綜合管理等5項業務應用，建設居民電子健康檔案、電子病歷2個基礎數據庫和1個專用網絡。可以預見在未來3年內，醫療主管機關將逐漸針對人群、服務范圍、標準，出臺相關政府監管、法律、規范，解決健康體檢與健康診療、健康保險的結合問題[3]。

據谷歌宣布將從2012年1月1日起永久關閉個人醫療信息聚合服務Google Health，該服務的關閉反映出公共云服務的現狀，也表明公眾對于將個人信息存放于免費服務的意愿仍不夠強烈，用戶更期望政府監管下的健康信息服務。

(2)應用范圍更廣

隨著應用系統和終端產品的逐漸成熟完善，智慧醫療的應用范圍也將逐漸拓廣，智慧醫療的應用范圍逐漸覆蓋用戶全生命周期，從新生兒出生、新生兒家庭訪視、兒童健康檢查、預防接種、健康體檢、高血壓患者隨訪、糖尿病患者隨訪、重性精神疾病患者隨訪、老年人健康管理、健康教育等一系列活動。在國際上，IDC研究公司2011年數據顯示，大約14%的美國成年人使用智慧醫療的移動醫療程序管理保健、健康和慢性病問題。中國衛生部“3521”工程明確提出重點業務系統中包括藥物管理、公共衛生信息管理、新農合監管、城鎮醫療保障、藥品器械信息化監管、遠程醫療服務、共享協作服務等，智慧醫療也將覆蓋以上范圍。

(3)物聯健康終端需求猛增

據ABI研究公司2011年的一份研究報告中預測，2016年可佩帶設備的市場需求將超過1億臺，未來將有8 000萬該類設備成為健身感測器。ABI預測，在未來5年中，消費者在體育、健身以及臨床上使用的心率監測器和可佩帶血壓計等設備將促進無線感測器的應用。藍牙4.0等新型低功率無線技術也將與社交網絡和智能手機相結合促進無線感測器的應用[4]。根據InMedica公司2010年報道，在世界范圍內，遠程醫療使用的家庭血糖儀、血壓計、體重秤、脈動血氧計和峰值流量計等聯合裝置的發運量將增長到160多萬臺。

可見物聯健康終端產品，將在未來3～5年里成為廣大市民主要健康業務必不可少的一部分，尤其對于管理慢性病，尤其是慢性阻塞性肺病(COPD)、充血性心力衰竭(CHF)、高血壓和糖尿病[5-6]。

以便捷化、低成本化、移動化為特征的物聯網健康終端也將隨著智慧醫療應用范圍拓廣急劇增加。

(4)醫療信息互聯互通將普遍

隨著中國區域醫療服務平臺分階段開始部署、搭建，未來的智慧醫療將真正實現醫療信息的互聯互通。而且，預計智慧醫療將成為一個多級、多層面的數據處理平臺，完成多個信息源的數據進行關聯、估計和組合，實現各系統及物聯網多元數據相關信息的全面加工和協同利用，最終實現醫療信息的融合。

5 結束語

通過以上分析，智慧醫療將成為未來醫療衛生信息化的主要發展趨勢，其核心目標是使得每一個用戶享受到協同的、協調的、智能化的醫療系統所提供的服務。從產業角度看，未來將創建一個以患者為中心、價值為基礎的醫療產業鏈，包括政府角色，醫療服務提供機構角色，社區、藥品和設備制造商角色。智慧醫療產業鏈如圖5所示。

目前產業鏈各角色面向智慧醫療均有所動作，或研發平臺產品，或研發芯片、或提供系統集成，或提供網絡，然而遠未實現針對智慧醫療信息為中心的有機產業鏈上下游互動，只有實現各角色協同合作，才能真正打通面向智慧醫療的智能管道，提供協同化健康服務，用戶才能享受到最便捷、最放心的智慧醫療業務。

6 參考文獻

[1] “感知健康 智慧醫療”戰略規劃報告 [R]. 2010.

[2] 郭慶婧. 運營商劍指醫療信息化 [N]. 人民郵電報, 2011-10-12.

[3] 基于健康檔案的區域衛生信息平臺建設指南(試行) [S]. 北京: 衛生部信息化工作領導小組, 2009.

[4] 李建功, 趙文東,王寧, 等. 移動醫療終端呈現四大發展趨勢 [J]. 通信世界, 2011(30).

[5] 賈雪琴, 包建軍, 李建功. 物聯網在智能心電監護上的應用 [J]. 信息通信技術, 2010(4):24-28.

[6] 李建功. 物聯網環境下移動終端的發展趨勢思考 [J]. 信息通信技術, 2011(5): 75-78.

收稿日期：2012-01-12

作者簡介

李建功，天津大學碩士畢業；工作于中國聯通集團研究院；研究領域為智慧醫療業務、物聯網業務平臺架構及終端技術；主要從事泛在網及物聯網業務研究工作，牽頭負責中國聯通智慧醫療研發及中國聯通物聯網終端及中間件研發項目，主持編寫了基于泛在網的醫療健康監測業務場景及技術要求標準報告。

唐雄燕，中國聯通研究院副總工程師、博士、教授級高工，兼任北京郵電大學教授、博士生導師，中國通信標準化協會泛在網技術工作委員會副主席；長期在電信運營企業從事寬帶通信和信息應用方面的研發以及技術管理工作；已出版專著5部，發表技術論文100余篇。