基于醫療物聯網的智能健康管理模型設計

王璽 徐燦 邱瑛

摘要：為了進一步提升醫療物聯網的管理水平，本研究設計了一款功能完善、實用性強的智能健康管理模型，能夠在集成物聯網的基礎建設下實現智能管理。基于此，本文首先概述物聯網技術，然后從硬件軟件、技術架構及安全性及其他設計需求入手，分析模型設計規范，而后基于組成部分的模型設計，通過數據管理、設備管理兩方面為體系實施賦能，完成四級健康管理體系模型設計，最后以醫院健康管理模型的具體應用為例闡述其作用與價值，旨在為相關技術人員提供借鑒和參考。

關鍵詞：醫療物聯網；智能健康管理；模型設計

一、物聯網技術

物聯網技術具有感知全面、處理智能化、傳輸可靠三大特點。通過在物品上設置不同識別碼，可實現物品的識別、信息獲取。智能處理指的是物聯網利用大數據和人工智能等技術，對海量數據展開保存、分析、處理，從而實現跟蹤、識別、定位不同物品的功能。可信傳輸是指在特定通訊協議的限制下，通過軟件和硬件之間的相互連接確保數據的可靠傳遞。

二、物聯網智能健康管理需求分析

（一）硬件軟件設計需求

物聯網智能終端主要負責采集和處理物聯網設備上傳的數據，是軟硬件結合的嵌入式智能設備。一般包括：第一，傳感器或者數據采集端口。負責采集和感知物理或環境變量，例如，環境數據、用戶的生命體征數據、位置等信息。第二，數據轉換或協議解析模塊。將傳感器的信號或醫療設備的協議轉換為標準格式或協議，以便實現數據的傳輸和共享。第三，通信模塊。將處理后的數據通過無線或有線通信方式傳輸到物聯網平臺服務器，進行存儲、轉發和數據分析。

（二）技術架構及安全性設計需求

1.技術架構設計需求

以醫療物聯網為基礎的智慧健康管理模型的醫療衛生服務信息系統中的物聯網使用了四層技術結構，從下到上的順序為感知層、傳輸層、平臺層和應用層。感知層是物聯網平臺的最底層，主要包括各種傳感器、執行器和智能設備等，可以對物理世界進行數據采集和監測。傳輸層主要負責數據的傳輸和通信，將感知層采集到的數據傳輸到平臺層進行處理。平臺層主要負責數據的存儲、處理和分析，將傳輸層傳輸過來的數據進行分析和挖掘，提供數據服務和智能化決策，是物聯網平臺的核心。應用層主要提供智慧醫療、智慧管理和智慧服務等應用。

2.安全性設計需求

智能健康管理模型為實現安全的目的，需要具備以下特征：第一，保密性。要想確保智能終端具有某種程度的保密性，必須強化對收集裝置中有關數據的實時防護與管理，并從根源上消除數據傳輸中可能出現的安全隱患。第二，整體性。在收發信息時，要確保相關信息的完整性，以保障接收者收到的信息完整、真實。第三，可用性。由合法使用者存取或查閱的資料，應具有相當的可用性，如果資料無法存取，說明資料被非法侵入或盜用。

（三）其他需求

物聯網智能健康管理基于個人、家庭、社區、醫院四個組成部分，還要設計數據、可移動醫療設備這兩個主要信息和工作構成，實現數據聯通各個健康管理操作指令，完成健康管理中的設備管理驅動。

三、物聯網智能健康管理模型設計

（一）模型組成

傳統的“醫院—社區—家庭”三級醫療管理體制架構，是一種社區的綜合性服務，而健康管理是其中的重要環節，而且在檢測人的生命體征以及管理病人的慢性病時，需要利用相關的技術輔助，所以這種體系結構僅限于家庭，具有很大的局限性。而“個人—家庭—社區—醫院”四級監控管理體系模型，可以實現全人、全過程、全方位的健康管理目標，模型主要包含以下層級：

1.個人層

個人層是智能健康管理模型的最基本層，包括個人的健康監測設備、移動終端設備、健康數據管理軟件等。個人層的主要任務是實時監測和管理個人的健康狀況，并將監測數據上傳到上層的家庭層。在這一層，需要確保設備的數據采集準確可靠、移動設備的數據傳輸安全以及數據的保密性和隱私性。

2.家庭層

家庭層是個人層的上一層，包括家庭的智能健康管理設備、家庭網絡、家庭數據中心等。家庭層的主要任務是監測和管理家庭成員的健康狀況，并將監測數據上傳到上層的社區層。在這一層，需要確保家庭網絡的穩定性和安全性以及數據的準確性、實時性、合規性和隱私性。

3.社區層

社區層作為家庭層的上一層，負責社群的醫療保健信息的實時匯總和反饋，將采集到的非正常生理信息及時有效地反饋給患者，主要設施包括社區健康監測中心、社區智慧醫療系統、社區數據中心等。社區層的主要任務是監測和管理社區居民的健康狀況，并將監測數據上傳到上層的醫院層。在這一層，需要確保數據的可訪問性和安全性、共享和交換的便捷性和及時性以及數據的精準性和質量。作為連接醫院和家庭的重要橋梁，提供以下服務：第一，醫療資源分配服務。將醫療資源分配到家庭和社區，通過互聯網和移動互聯網等技術手段提供在線、方便、快捷的醫療咨詢和服務，解決患者看病難、看病貴等問題。第二，醫患信息共享服務。將患者的健康數據和診療信息等共享給醫生和醫院，提供個性化的醫療服務。同時，將醫生的診療建議和處方等信息反饋給患者和家庭，提高醫患溝通和協作的效率。第三，社區醫療協作服務。協調和組織社區醫療資源，提供基本的醫療服務和初級預防保健服務，協助家庭和患者進行健康管理和疾病預防。與醫院和其他醫療機構進行合作和協作，共同推進分級診療和智能健康管理等工作。

4.醫院層

通過有效融合醫院級和社區服務中心，可以得到病人的病例數據并與HIS系統形成連接，實現遠程醫療服務的目標。醫院層是智能健康管理模型的最高層，包括醫院健康管理中心、醫院信息化平臺和醫院數據中心等，主要任務是分析和管理社區居民的健康狀況，并提供定制化的醫療服務。在這一層需要確保數據的安全性和隱私性、數據分析和挖掘的準確性和及時性以及醫療服務的個性化和定制化。

（二）各組成部分健康模型設計

1.個人健康模型設計

用來自動化管理個人健康狀態，要確保在非固定健康監測環境中，患者能在整個醫療物聯網中全面采集、傳輸和分析獲得的健康數據。移動醫療服務是保障人群健康服務質量的關鍵。

2.家庭健康模型設計

隨著物聯網技術的快速發展，醫學檢測裝置的體積變小，功能變得更加強大，所以日常的健康監測可以在住戶的家里進行，借助互聯網，可以全面采集住戶的各種健康信息，并將獲取的結果安全可靠地傳輸給衛生數據中心。此外，家庭醫療儀器還應具備操作簡便、安全可靠、能夠識別次序的能力。

3.社區健康服務模型設計

在“醫療物聯網”環境下，社區衛生服務是一個信息處理規模巨大的重要復合系統，對其共享信息數據的高度集成特性提出了更高需求。利用云計算技術，建立社區衛生服務模型，并以個人電子健康檔案為基礎，利用物聯網技術，建立一個居民和社區服務中心以及醫療管理平臺。在具體的設計過程中，系統使用遠程生命體征監測技術，最大程度上利用患者家屬的各種健康參數信息。

4.醫院健康管理信息化模型設計

醫療保健服務質量直接關系到人民的身體健康，而藥物又與病人的生活息息相關。在醫療行業中，采用物聯網技術對患者、醫療設備、醫療廢棄物等各類物質進行實時追蹤和檢測，并采用結合患者信息進行數據分析，將醫療事故發生的概率降低到最小，進而自動優化和改進醫療管理過程。此外，在使用物聯網技術的環境中，所有患者都可以使用基于物聯網技術的智能穿戴設備，這些智能穿戴設備可以安全地傳輸和保存患者的實時健康數據、個人基本信息以及藥物過敏史等相關信息。

（三）醫療物聯網智能健康數據管理

1.相關數據管理技術

醫療行業與人們的日常生活息息相關，隨著物聯網技術的不斷發展，越來越多的企業開始將其應用于醫療衛生領域，并逐步形成了一個衛生物聯網體系。然而，多數醫療物聯網中的數據與病人的生命狀態緊密相連，如果被竊取或篡改，會泄露病人的隱私。因此，如何充分發揮物聯網技術的優勢，保障醫療衛生領域的數據安全，是當前迫切需要解決的問題。在現有的醫療物聯網中，海量的醫療信息被存儲在云中，對病人和醫療信息的存取和控制是保障醫療信息安全的關鍵。基于屬性的密碼學是一種極具應用前景的“一對多”信息分享與細粒度訪問，在醫療物聯網中具有廣泛的應用前景。

2.醫療數據共享加密方案

針對數據共享中無法達到機密性和數據一致性，患者隱私易被泄露，建立患者可控的醫療數據細粒度共享方案。采用基于密文策略的密碼算法，對病人的醫學信息進行加密，并將其上傳到分布的星際文件系統中，然后將其上傳到醫學信息公開云中。為病人提供可信的醫學信息共享環境，并對醫學信息進行彈性的存取控制。從性能與效率兩個層面，構建一套基于明文重加密的衛生健康信息細粒度共享機制，突破云環境下衛生健康信息細粒度共享的存取策略更新困難、解密代價高等難題，實現衛生健康信息的解密，并按需生成密鑰，再將密鑰提交給云端服務。

（四）醫療物聯網可移動醫療設備管理

1.全面聯網實時監控

促進設備使用提質增效，可移動醫療設備可以利用一系列配套的軟硬件，將以單個可移動醫療設備為單位的使用數據，通過智能感知終端，實時采集設備開機、關機、使用時間和能耗數據，并反饋到服務器端，從而全方面監控各醫療設備。除此之外，通過搭建物聯網平臺，還可以構建一套統一的評價體系。設備監控平臺設置了監管管理、成本效益分析、日常管理、科室、采購輔助、統計分析六大類指標，展開多目標評價，可以度量設備效益，也可以公正考核管理人員績效，為醫院提供相應的決策支持。

2.全生命周期記錄

減少了設備的購買和運行費用，在每臺可拆卸的醫療設備進入醫院后，院方都會提供一個電子標簽，實現對設備的全壽命周期的記錄和跟蹤。通過在各個病區出入口增設的電子柵欄，使用物聯網技術，讀取每臺設備上的電子標簽，從而快速檢測醫療設備的移動范圍和位置，并將其與使用記錄、使用狀態進行組合，如果設備移出了使用和管理區域，就會報警提示。利用電子標識與電子柵欄的交互作用，跟蹤醫療設備運行路徑，從而解決設備運行過程中的斷鏈問題。根據目前的供求狀況，采取相應的采購措施，以減少資源浪費，確保供應及時。

3.創建共享資源池

應用無感技術，利用無感借用、歸還模式，減少系統填單、層層審批的工作過程，利用RFID系統的一系列軟硬件，捕捉醫療設備的運動軌跡，并自動生成借用、歸還單據，從而滿足臨床醫生的簡單操作需求；同時還設立了一個“護士長”的審核環節，嚴格監控院感和消毒。利用最新的無感技術，可以簡化共享系統的運行，確保在實際的運行過程中，有效管理和控制重要的消毒節點，保證醫療的安全性。利用儀器的實時監測功能，評估各個科室的儀器設備，分析儀器的收支狀況，進一步優化醫療設備的使用情況。

四、醫院健康管理中醫療物聯網的具體應用

（一）床旁服務終端與感染監控管理

床邊服務終端利用物聯網網絡，以一種更簡便、更直觀的方式，將各種醫療信息和資源鏈接到床邊，醫護人員可以在任何時候查詢患者的基本信息及各項指標，不需隨身攜帶并翻閱電子資料，搭建了一座醫護人員和患者信息交互與溝通的橋梁。通過構建院內感染監控管理系統，用“計算機盯人”的方式來取代人工，可以全面處理感染控制的每個環節，強化監控和數據采集，并進行趨勢分析和判斷。

（二）用藥安全應用系統

為了避免藥物濫用，保障患者的人身安全，提升服務品質，本研究還研發了一套藥品感知與識別、特殊藥品跟蹤、輸液管理系統，利用圖像識別或構建條形碼數據庫識別藥品，從而可以有效協助發藥人員正確分發藥品，降低錯誤出現的概率，提升患者的服務滿意度和醫療品質。

五、結語

綜上所述，本研究建立了一個健康管理體系模型，該模型通過數據管理、可移動醫療設備管理方式賦能，實時跟蹤和檢測病人、醫療設備、醫療廢棄物等各種物資，并利用正確的病人標識，降低醫療事故出現的概率，從而實現自動化醫療管理流程，安全化存儲、共享和管理醫療數據，可移動醫療設備的管理。未來將繼續研究實踐，理論聯系實際，爭取推動醫療進步。

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作者簡介：王璽（1980），男，山西省晉中市人，主要研究方向為物聯網；徐燦（1976），男，浙江省金華市人，主要研究方向為物聯網；邱瑛（1977），女，浙江省湖州市人，主要研究方向為物聯網。