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作者：David Niewolny 飛思卡爾醫療保健事業部經理 醫療保健領域將大舉導入物聯網應用。物聯網應用范疇已由工業、建筑、家庭延伸至醫療領域。藉由將多個傳感器采集之數據傳輸至云端進行分析，醫療設備或系統可提供給醫護人員、病患甚至是家屬有效的訊息，進而提升醫療服務質量與效率。 在物聯網(IoT)中，各種終端裝置直接分享采集的信息，并透過云端更快速、更準確地收集、記錄和分析新的數據。這為多個行業帶來各種可能，它們可以實現各種有趣的夢想，如汽車能夠感知磨損和損耗，并自行安排維護操作；火車能夠動態地計算并向候車乘客報告預計到達時間。 醫療保健領域是最能從物聯網發展中受益的行業；物聯網原理已經用于改善護理接入，提高護理質量，最重要的是降低醫療費用，藉由遠程醫療系統，可為偏遠地區的人們提供醫護服務，并能應用于監護系統，提供源源不斷、準確的數據，幫助醫護人員做出更好的決策。 隨著物聯網中數據采集、數據分析和數據傳輸技術日益成熟，更多令人興奮的新型物聯網驅動醫療保健應用和系統隨之出現。 藉由基于無線傳感器的系統，采集之前無法獲得的患者醫療數據進行分析，物聯網系統可為過去無法獲得護理的人們提供護理服務，從而實現該領域的革新，同時大幅降低醫療保健成本并提高醫療保健質量。本文將探討物聯網時代醫療保健領域最新動態及未來走向，討論其為醫療保健領域帶來的機遇和挑戰。 今日物聯網相關的醫療保健系統，是基于采用物聯網作為裝置間的網絡之基本定義，意即裝置透過位于云端之中央指揮與控制服務器的安全服務層(SSL)彼此相互連結，藉此擷取和分享重要數據。此方式不只可用于醫療保健領域，更可擴展到各個行業，協助人們進行數據的采集、記錄與分析。 醫療系統提升數據采集準確性 正如物聯網一詞創造者所述，終端裝置互聯這個概念是「一件大事」。1999年Kevin Ashton在一次商業演講上首次使用了這一短語，10年之后他對此解釋，目前，計算機及因特網幾乎完全依靠人來獲取信息。問題是，人們的時間、精力和精確度有限，也就是說，人們不善于捕捉真實世界的數據。而解決方法是像他一貫認為的，支持終端裝置自行收集信息，無須人工干預。 在物聯網中，終端裝置直接連接到數據并彼此互連的出現非常重要，主要有兩項促成原因： ．傳感器和連接技術的進步，支持終端裝置采集、記錄和分析過去無法訪問的數據。在醫療領域，這意味著人們能夠隨著時間的推移采集患者數據，可實現預防性保健，支持早期診斷急性并發癥，并推動人們了解治療(通常是藥理治療)有助于改善患者的健康狀況。 ．終端裝置能夠自行采集數據，消除人輸入數據的局限性，終端裝置能夠在醫生需要數據的時候，以其所需的方式自動獲取數據，這種自動化可減少錯誤風險。在幾乎任何行業，減少錯誤都意味著提高效率、降低成本、提升質量；然而，這是醫療保健領域的特殊需求，同時也利害攸關，因為在醫療領域，人為失誤可能意味著生與死的差別。 物聯網具備龐大經濟效益 雖然思科(Cisco)咨詢服務部總經理Joseph Bradley表示，如今僅有1%的事物實現了互連，然而多個行業正在創建物聯網基礎設施的基本構件。以下為幾個實例： ．家庭和建筑自動化 數字營銷長Lauren Fisher將Nest Learning Thermostat做為證明，該裝置采集有關家庭環境和屋主的溫度喜好數據，并自行進行默認，從而在該信息的背景下高效地運行。該技術框架為能源供貨商提供連接，以更好地管理能源網。 ．汽車設計和制造 虛擬行動網絡運營商Alex Brisbourne介紹了汽車業越來越廣泛將自動化應用設計到汽車中，提供維護監測、燃油和里程管理、駕駛員安全及其他功能，整合這些功能的成本很低但盈利潛力巨大；同時，基于云端計算的服務器，可分析數據并自動采取行動，例如，在適當的時候自動安排維護預約，這將進一步推動物聯網的發展。 ．公共交通/智能城市 倫敦iBus系統的八千多輛公交車均配備了全球衛星定位系統(GPS)功能，以及多種可傳輸車輛位置及當前進展數據的其他傳感器，因此公車站的告示牌可顯示某輛公交車即將到達的詳細信息。 物聯網概念已經在能源如智慧照明、智慧電網和工業自動化等領域被采用。根據eWeek2一份有關思科與記者的電話會議報告表示，隨著連接的不斷增加，物聯網為企業和全球經濟帶來的價值也將會增加。eWeek報告描述了思科的愿景是已超越物聯網到實現萬物聯網(IoE)，不僅包括終端裝置，還包括人、數據和流程，幾乎包括連接到因特網或穿越了因特網的任何事物。思科預計，到2020年IoE為全球經濟帶來的價值，將達到14萬4,000億美元。 接著，回到物聯網如何用于醫療保健產業，并探討它如何使該產業變得更好。 物聯應用展現醫療價值 物聯網在多種醫療保健應用中發揮重要作用，一方面可以管理慢性疾病，另一方面還可以預防疾病，以下例子展示出其已然發揮的重大潛力： ．臨床護理 生理狀態須要密切關注的入院患者，可借助物聯網驅動的無創監測實現連續監測。此類解決方案采用傳感器采集全面的生理信息，并通過網關和云端分析，同時儲存信息，然后將分析后的數據以無線方式發送給護理人員，進行深入的分析和審查。 此方式取代了專業醫務人員定期前往檢查患者的生命體征這種流程，相反的，它提供連續的自動化信息流。這樣連續的關注除了提高護理質量外，還能降低護理成本，因為無需護理人員主動參與數據采集和分析。 此類系統的一個示例為Masimo Radical-7，這是適用于臨床環境的健康監測儀，它能夠采集患者的資料并以無線方式傳輸，用于連續顯示或通報。監測結果可完整、詳細地展示患者的狀態，讓臨床醫生能夠隨地進行審查。該監測儀整合了飛思卡爾(Freescale)的i.MX應用處理器技術，以增強圖形功能，能夠以超高分辨率顯示信息，并具有觸控用戶接口，使該技術簡單易用。 ．遠程監測 全球有許多人因無法享用有效的健康監測而導致健康受損。現在，通過物聯網實現連接的小型、功能強大的無線解決方案，可讓健康監測服務走向這些患者，而不是讓患者去尋求健康監測服務。使用這些解決方案，人們可以從多種傳感器安全擷取患者的健康數據，并利用復雜的算法進行分析，然后通過無線連接與專業醫護人員分享，這樣，醫護人員就能夠給出適合的健康建議(圖1)。 
圖1 遠程患者監測示意圖 因此，慢性病患者出現并發癥的可能性將降低，且急性并發癥可以在患病前診斷出來。例如，可以全天候監控正在服用洋地黃治療的心血管疾病患者，以防止藥物中毒。從心電圖(EKG)上可以很容易地檢查出心律不齊的病癥，如果心電圖數據指示心臟血氧不足，可以更快發現心臟問題。匯集的數據還可以向人們提供信息，使其做出更加有利于健康的選擇，采取更多醫療保健預防方法。 另一個實現遠程監控技術的例子為飛思卡爾家庭健康中心參考平臺(Home Health Hub Reference Platform)(圖2)，此平臺采用i.MX應用處理技術，并與遠程網關中的無線連接和電源管理等關鍵功能緊密整合，因而能采集和共享患者健康信息。集線器從各種傳感器獲取患者數據，然后安全地儲存在云端中，提供給參與病患護理的人員。這樣的數據匯集設備將很快普及，它們不僅能收集醫療健康數據，還能管理家中的其他傳感器網絡，如智能能源、消費電子、家庭自動化和安全系統的數據。
圖2 家庭健康中心參考平臺 ．及早干預/預防 健康的人也能從物聯網設備監控其日常活動和生活中受益。例如，獨居老人可能希望有一臺監控設備，可以在其日常活動中檢測出摔倒或其他突發情況，并將情況報告給緊急響應人員或家庭成員。另外，如遠足或騎自行車等運動族群也可以終身從這樣的解決方案中受益，尤其是如果它能成為一項可穿戴裝置。 相關解決方案如飛思卡爾的Sonamba日常監控解決方案，針對老年族群，以策略性部署的傳感器來監控其日常活動，并將異常情況經手機報告給護理服務人員或家庭成員。此外，還有Numera Libris行動個人健康網關，旨在檢測出摔倒情況，無論在家中還是外出時，都能管理個人健康狀況。 以上為基于物聯網的醫療保健解決方案的幾個例子，目前更多案例正在涌現。但是，未來的真正景象是，這些小型應用能匯聚成一個完整的大應用，舉例而言，忘記吃藥的病人親屬將可收到告警，知道病患現在的位置，并可遠程檢查他們的生命體征，確認他們是否生病；同時，汽車導航系統可告知哪家醫院床位空余最多、最通暢的到達路線，甚至在哪停車。 整合MCU 智能傳感器實現醫療監控 前面所述的醫療保健實例，能成功使用物聯網，主要依賴于一些支持技術。沒有它們，就不可能獲得健康監測等領域的應用所需的可用性、連接性和功能。 智慧傳感器結合了傳感器和微控制器(MCU)，可以精確測量、監控和分析各種健康狀況指標，使人們能夠在醫療保健領域發揮物聯網的作用。這些指標可以包括心率和血壓，以及血糖或血氧飽和度水平等基本生命體征。智慧傳感器甚至可以放入藥瓶中，并連接到網絡，指示病人是否已按時按量服用藥物。為了使智慧傳感器高效工作，MCU必須包含幾個基本功能： ．低功耗運行 這是保持裝置小型化和延長電池壽命的關鍵，也是物聯網裝置要保持可用不可少的一項特性。 ．整合的高精度模擬功能 此技術使傳感器能夠以較低的成本獲得高精度。 ．圖形用戶接口(GUI) 此接口使顯示設備能提供具有生動細節的大量信息，并能很容易地讀取這些信息，從而提高可用性。 網關是一個信息中心，可收集傳感器數據，對其進行分析，然后通過廣域網(WAN)技術將其傳送給云端。網關可用于診所或家庭環境，在后者，它們可以組成更大的連接資源，以便在家中就能管理能源、娛樂和其他系統。 連接標準推動物聯網普及 對于大量復雜裝置須要彼此通訊的任何環境來說，標準都是一個固有挑戰，這也正是醫療保健領域所面臨的情況。更廣泛的通訊協議標準，是推動物聯網普及的關鍵。 幸運的是，標準化組織正攜手護理服務提供商，努力創建監控裝置之間的無線通信指南。康體佳健康聯盟(Continua Health Alliance)成立于2006年，是醫療保健公司和技術公司的聯盟組織，旨在建立可互操作的個人健康解決方案指南。康體佳健康聯盟已經發布了一系列標準規范，以確保互操作性；今后，購買康體佳認證裝置的機構，可確保與物聯網應用中的其他認證裝置互連。 康體佳裝置標準是大型標準環境的一部分，大型環境標準包括由國際標準化組織(ISO)建立的信息技術標準，以及電機電子工程師協會(IEEE)建立的工程標準。 在無線技術中，IEEE為局域網絡(LAN)設定無線局域網絡(Wi-Fi)(IEEE 802.11)，和ZigBee(IEEE 802.15.4)網絡標準；為個人局域網絡(PAN)設定的標準包括藍牙(Bluetooth)、BLE，以及IEEE 802.15.4j和IEEE 802.15.6，這些都是與人體局域網絡(BAN)相關的IEEE標準。 蜂窩網絡標準包括全球行動通訊系統(GSM)/通用行動電信系統(UMTS)和分碼多任務存取(CDMA)。專有無線網絡仍然在醫療環境的常規應用，特別是物聯網應用中發揮作用，但隨著產業不斷向標準架構發展，其作用似乎被削弱。 醫療保健掀革 物聯網應用扮要角 預測已久的醫療保健物聯網革命已經開始，本文所舉的幾個例子就是明證。而且，這些還只是眾所周知的冰山一角，因為新的案例正在不斷出現，以滿足對于可擔負、可接入護理的迫切需要。同時，我們看到，物聯網在自動化的基本構件和機器對機器(M2M)通訊的不斷建立，帶來服務層增加而完善基礎設施。 |
