智慧医疗的体系架构及关键技术
武琼①陈敏①
基金项目：华中科技大学自主创新研究基金《基于下一代互联网的数字化医院服务模型及框架研究》（2010MS049）资助课题
① 华中科技大学同济医学院医药卫生管理学院,湖北武汉,430030
摘要智慧医疗通过更深入的智能化、更全面的互联互通、更透彻的感知和度量，实现医生、患者以及各医疗机构之间的高度协作，达到医疗信息的高度移动与共享，真正实现以患者为中心。本文从概念和特点出发，介绍了智慧医疗的体系结构和关键技术，并探讨了智慧医疗的应用发展。
关键词智慧医疗体系架构关键技术
1 概述
1.1 智慧医疗的起源“智慧医疗”缘起“智慧地球”。2008年IBM公司出于产业转型和推销软件与服务的商业目的，提出“智慧的城市在中国突破”的战略并相继与十多个省市签署“智慧城市”共建协议。2009年，美国工商业领袖举行圆桌会议提出“智慧地球”的概念，其主要内容是将感应器嵌入和装备到电网、铁路、建筑、油气管道等各物体中，形成物物相联，再通过超级计算机和云计算将其整合，实现社会与物理世界融合[1]。同年2月，IBM针对性地提出了“智慧地球”在中国的六大推广领域，即智慧电力、智慧医疗、智慧城市、智慧交通、智慧供应链、智慧银行[2]。
1.2 智慧医疗的概念关于智慧医疗目前还没有非常明确的定义。主要有以下几种理解，例如银江股份有限公司关于智慧医疗的理念：智慧医疗是一个以医疗物联网为核心、信息高度移动和共享的医疗信息化生态系统；IBM提出智慧医疗是建立协同工作的合作伙伴关系，提供更好的医疗保健服务，并有效地预测与预防疾病，同时还能激励个人做出更明智的选择；中国工程院李兰娟院士认为，智慧医疗是通过信息化建立健康面对面计划和以个人电子健康档案为核心的数据中心，并按照统一标准实现区域卫生信息互联互通和共享。
针对人们对医疗系统改进成果、提高价值和提供更可靠的医疗服务以及对可持续发展的卫生体系的期望，我们提出智慧医疗是将物联网技术、云计算技术、移动计算技术、数据融合技术等应用于医疗领域，借助数字化、可视化模式，以患者为中心，利用先进的信息技术将有限的医疗资源实现更多人的共享，改善医疗服务流程的医疗体系。
1.3 智慧医疗的特点智慧医疗是一个以医疗物联网为核心的医疗信息化生态系统，是智慧城市建设的重要组成部分，具有以下特点：⑴互联互通，经授权的医生能够随时查阅病人的病历、患史、治疗措施和保险细则，患者也可以自主选择更换医生或医院；⑵协作性，把信息仓库变成可分享的记录，整合并共享医疗信息和记录，以期构建一个综合的、专业的医疗
网络；⑶预防性，实时感知、处理和分析重大的医疗事件，从而快速、有效地做出响应；⑷普及性，支持乡镇医院和社区医院无缝连接到中心医院，可以实时地获取专家建议、安排转诊和接受培训；⑸创新性，提升知识和过程处理能力，进一步推动临床创新和研究；⑹可靠性，从业医生能够搜索、分析和引用大量科学证据来支持诊断。
1.4 国内外研究现状国外智慧医疗发展相对成熟，全球主要发达国家十分关注物联网技术在医疗领域的应用。2004 年2月，美国食品及药物管理局（Food and Drug Administration, FDA）采取大量实际行动促进无线射频识别（Radio Frequency Identification ,RFID）的实施与推广，加强RFID技术在药物在运输、销售、防伪、追踪等的应用；同年，日本信息通信产业的主管机关总务省（MIC）提出2006-2010 年间IT 发展任务“u-Japan 战略”； 2006 年，韩国确立了u-Korea 战略，提出建立无所不在的智能型社会，让民众在医疗领域能随时随地享有智慧服务；2008年底，IBM 进一步提出建设“智慧的医疗”，把物联网技术充分应用到医疗领域中，实现医疗的信息互联、共享协作、临床创新、诊断科学以及公共卫生预防等。
国内智慧医疗还处于初步研究发展阶段。2008年，国家《卫生系统十一五IC卡应用发展规划》提出加强医疗行业与银行等相关部门的联合，扩大IC 卡的医疗服务范围，建立无线射频识别医疗卫生监督与追溯体系，加快推进IC卡与RFID电子标签的应用试点与推广工作；2009 年，新医改提出加大卫生系统信息化建设的推进力度，尤其是RFID 技术的应用推广。目前，相关部门正在加快制定医疗信息标准、格式标准、容量标准，积极推进I C 卡的区域化应用，开展异地就医刷卡结算，实现医疗信息区域共享等[3]。
2 智慧医疗的体系架构
2.1 应用服务平台智慧医疗卫生应用服务平台主要由智慧医疗公众访问平台构成，通过居民健康自助门户搭建一个以用户为中心的一体化居民健康服务体系，对居民的健康状况，疾病发生发展和康复的全过程实现监测与评估从而提供健康咨询和自我健康管理等服务。还可通过手机等移动终端设备获取个人电子健康档案/电子病历，实现日常的医疗咨询以及健康和用药提醒等。
2.2 应用支撑云平台
2.2.1 服务平台层服务平台层主要包括智慧云服务平台和智慧云数据中心。智慧云服务平台是医疗行业的一体化平台，以服务的方式完成医疗卫生机构的数据采集、交换、整合，通过提供统一的基础服务实现以“居民健康档案为核心，以电子病历为基础，慢性病防治为重点，决策分析为保证”的智慧云服务，实现医疗机构的互联互通，建立智慧医疗数据中心；智慧云数据中心是在统一的核心数据框架建立的前提之下，基于国家标准进行建设的，能够完成医疗机构相关信息的汇聚整合，支撑居民健康信息的共享。同时，通过对海量医疗数据的挖掘、分析，辅助管理者进行有效决策。
2.2.2 基础支撑体系基础支撑体系主要由运行支撑平台和基础设备组成。运行支撑平台处于承上启下的位置由两大部分组成，一是基础中间件，提供资源虚拟化中间件、应用服务中
间件、数据库中间件；二是运行支撑服务，其通过向下实现对基础设施的有机整合，提供云计算和云存储功能，解决分散资源的集中管理以及集中资源的分散服务问题，有效支撑各类感知资源和数据实现面向服务的按需聚合应用，支撑高效能海量数据的分析处理。基础设备层主要包括服务器、存储设备、交换机等。
2.3 基础设施平台基础设施平台主要由智慧感知层和医疗卫生专网组成。其中，智慧医疗卫生感知层涉及不同种类的传感器及传感网关，实现对医疗卫生对象的识别与医疗卫生资源的采集。医疗卫生网络主要采取运营商统筹、专线接入以及Internet经VPN接入等三种接入方式。同时，在充分考虑与智慧城市其他领域网络的融合性、共享性和安全性等问题的情况下，实现整个智慧城市网络的传输与统一管理。
2.4 标准规范体系标准规范体系是智慧医疗建设的基础工作，也是进行信息交换与共享的基本前提。在遵循“统一规范、统一代码、统一接口”的原则下进行智慧医疗建设，通过规范的业务梳理和标准化的数据定义，要求系统建设必须严格遵守既定的标准和技术路线，从而实现多部门（单位）、多系统、多技术、以及异构平台环境下的信息互联互通，确保整个系统的成熟性、拓展性和适应性，规避系统建设的风险。主要包括：智慧医疗卫生标准体系、电子健康档案以及电子病历数据标准与信息交换标准、智慧医疗卫生系统相关机构管理规定、居民电子健康档案管理规定、医疗卫生机构信息系统介入标准、医疗资源信息共享标准、卫生管理信息共享标准、标准规范体系管理等建设内容。
2.5 安全保障体系安全保障体系支撑和保障智慧医疗有效安全和稳定运行，防止信息网络瘫痪、系统破坏、业务数据丢失、卫生信息泄漏、终端病毒感染、恶意渗透攻击等，确保信息系统安全稳定运行和业务数据安全。智慧医疗主要从六个方面建设安全防护体系，包括物理安全、网络安全、主机安全、应用安全、数据安全和安全管理，为智慧医疗卫生系统安全防护提供有力技术支持。通过采用多层次、多方面的技术手段和方法，实现全面的防护、检测、响应等安全保障措施，确保智慧医疗体系整体具备安全防护、监控管理、测试评估、应急响应等能力。
3 智慧医疗的关键技术
3.1物联网技术国际电信联盟（International Telecommunications Union, ITU ）把RFID 技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术视为物联网发展过程中的关键技术[3]。在医疗卫生领域，物联网的主要应用技术在于物资管理可视化技术、医疗信息数字化技术、医疗过程数字化技术三个方面。例如，借助于医疗物联网技术实现即时监测和自动数据采集以及远程医疗监护；借助RFID标识码，利用移动设备管理系统，在无线网络条件下直接进入系统实时完成设备标识、定位、管理、监控，实现大型医疗设备的充分利用和高度共享，大幅度降低医疗成本；同时，运用物联网技术可以实现患者、血液以及医护管理等的信息智能化。
3.2 云计算技术云计算（Cloud Computing）是指基于互联网的超级计算模式，是网格计算、分布式计算、网络存储、虚拟化等传统计算机和网络技术发展融合的产物，也是一种新兴的共享基础架构[4]。医疗行业的云计算中，病人的电子医疗记录或检验信息都存储在中央服务
器中，病人的信息和相关资料可以全球存取，医护人员从因特网激活的设备上实时获取资料。它的超大规模、虚拟化、多用户、高可靠性、高可扩展性改变了医疗卫生行业信息化方式，极大的降低了医疗行业信息系统建设成本，对医疗机构改善患者个性化服务质量提供强有力的支撑，实现智慧医疗以患者为中心的理念和更深入的智能化。
3.3 移动计算技术移动计算（Mobile Computing）技术，是指移动终端通过无线通信与其他移动终端或固定计算设备进行有目的信息交互[5]。移动计算帮助完成对医疗机构内部网络传感器获得的信息进行语义理解、推理和决策，达到无论何时何地，只要需要，就可以通过某种设备访问所需要的信息，实现智能控制。例如，加州VivoMetrics公司研制开发的嵌入有移动传感器的衬衫，有睡眠呼吸暂停综合征的患者穿上它后，借助于衬衫上的传感器装置对人体呼吸体征进行检测，病人就不必专门到医院花大量时间检查，而是在家就能接受及时治疗。移动计算为远地移动对象的检测与预警、数据的快速传送提供支撑，为医护人员的急救赢得时间。
3.4 数据融合技术数据融合技术是指充分利用不同时间与空间的多传感器信息，采用计算机对按时序获得的若干观测信息，在一定准则下加以自动分析、综合、支配和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，以完成所需的决策和评估任务而进行的信息处理技术[6]。以医学图像为例，在临床诊断、治疗、手术导航中，将各种模式的图像进行配准和融合，提供互补的医学信息；实现功能图像与形态图像的融合，精准功能障碍区的解剖位置和实现功能/结构关系的评估与研究。对源自多传感器的不同时刻的目标信息或同一时刻的多目标信息综合处理，协调优化，大大提高医疗系统的智能化与信息化水平。
4 智慧医疗的应用领域
4.1医疗服务应用智慧医疗在医疗服务体系的应用主要包括电子病历共享、远程会诊、网上预约挂号、辅助诊疗等系统。通过这些系统的建立与应用，充分实现医疗机构之间信息点共享和综合利用，进一步缓解看病难、看病贵等问题，降低医疗成本。
4.2公共卫生应用针对公共卫生专业机构，通过卫生应急指挥、疾病预防控制、急救一体化管理以及公共居民健康自助门户等系统了解、干预和保护人群健康，进一步提升公共卫生服务水平，全方位实现健康管理与检测。
4.3医疗保障应用借助医疗信息系统利用智慧医疗平台获得的诊疗数据，通过医保结算审核系统使用医保审核规则来审核骗保现象，节约资金扩大医保覆盖面，提高医保报销额度等利民政策。
4.4用药监管应用在药品采购、使用、归总等环节规范诊疗服务行为，促进合理用药和行业作风的改进。
4.5综合管理应用指导医疗机构改革，拟定并组织实施全市医疗技术、重点专科规划、医疗管理制度、技术操作规程和医疗质量标准；负责监督医疗机构的医疗质量和服务质量；负责医疗机构和从业人员的监督管理；协助做好重大突发事件、自然灾害的医疗救护及应急指挥。
参考文献
[1] 曹剑锋,范启勇.漫谈智慧医疗[J].上海信息化.2011,(3):26-28
[2] 张永民.解读智慧地球与智慧城市[J].中国信息界.2010,(10):24-29
[3] 薛青.智慧医疗:物联网在医疗卫生领域的应用[J].信息化建设.2010,( 5):56-58
[4] 云计算[EB/OL]. https://www.doczj.com/doc/b914328197.html,/view/1316082.htm.
[5] 樊丽杰,杨会丽,张代立.移动计算技术及其应用[J].河北省科学报.2010,27(4):21-25.
[6] 数据融合技术[EB/OL]. https://www.doczj.com/doc/b914328197.html,/view/1112169.htm