如何構(gòu)建醫(yī)院醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)？

例如無(wú)線WiFi外網(wǎng)產(chǎn)品各種各樣，有三大運(yùn)營(yíng)商、外網(wǎng)App醫(yī)院自建等項(xiàng)目產(chǎn)品，這些無(wú)線外網(wǎng)間相互干擾，同時(shí)還嚴(yán)重干擾內(nèi)網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用，無(wú)序建設(shè)的另一個(gè)問(wèn)題就是各個(gè)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)在吊頂上反復(fù)拉線施工，不僅浪費(fèi)資源，同時(shí)各系統(tǒng)在吊頂上都安裝了各自的無(wú)線基站，因此基站等有源設(shè)備在吊頂上的故障率會(huì)比較高，增加醫(yī)院的管理維護(hù)成本。

另外，病區(qū)吊頂屬于開(kāi)放環(huán)境，各種維修工都可以上去，醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)端口就暴露在公共區(qū)域，容易被篡改竊聽(tīng)，嚴(yán)重威脅醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全，并且頻繁的掀開(kāi)吊頂，不管是拉線施工，還是檢修，都會(huì)打擾日常醫(yī)療業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，增加醫(yī)院感染的幾率。

圖1 傳統(tǒng)無(wú)線方案

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)目標(biāo)。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)建主要解決三個(gè)核心問(wèn)題：一是提供統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)基站，體溫監(jiān)護(hù)、輸液監(jiān)控、冷鏈管理、無(wú)線鎮(zhèn)痛泵等多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其通信頻點(diǎn)不同、協(xié)議不同，導(dǎo)致每個(gè)應(yīng)用都需要提供一臺(tái)不同的物聯(lián)網(wǎng)基站，統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)基站可以減少物聯(lián)網(wǎng)基站的采購(gòu)數(shù)量，降低采購(gòu)成本和管理成本。二是同時(shí)為各種醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)引擎服務(wù)，實(shí)時(shí)獲得物聯(lián)網(wǎng)傳感器上傳數(shù)據(jù)，解決各種醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)與醫(yī)院HIS的數(shù)據(jù)交互，通過(guò)HL7、RESTFUL API等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議和各種醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，確保物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)在工作流整合的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與臨床信息系統(tǒng)交互協(xié)作，從而以數(shù)字化的形式輔助完成各項(xiàng)業(yè)務(wù)。三是主動(dòng)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)基站、智能傳感器、定位天線、導(dǎo)航天線等工作狀態(tài)，分析物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行健康指數(shù)，為醫(yī)院進(jìn)一步優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 集成管理平臺(tái)采用了三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即物聯(lián)網(wǎng)基站、數(shù)據(jù)引擎和運(yùn)維平臺(tái)。其中，物聯(lián)網(wǎng)基站采用基于網(wǎng)絡(luò)的管理，支持基于Web技術(shù)，可用瀏覽器在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中瀏覽所集成的所有信息。數(shù)據(jù)引擎是運(yùn)行在服務(wù)器上的軟件模塊，相對(duì)應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)基站和智能傳感器、智能終端實(shí)現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)收發(fā)功能。

可兼容性。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成管理平臺(tái)設(shè)計(jì)支持400～6000MHz頻段，未來(lái)可以接入醫(yī)院所有的物聯(lián)網(wǎng)智能終端和應(yīng)用系統(tǒng)，并且能夠兼容其他的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其他的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)須再另外搭建網(wǎng)絡(luò)。

可擴(kuò)展性。醫(yī)院有多種信息系統(tǒng)，有些是比較老的遺留系統(tǒng)，有些是應(yīng)用了新技術(shù)的系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)所能提供的接口不一樣，所以集成平臺(tái)應(yīng)該能支持多種通訊協(xié)議和消息協(xié)議。通訊協(xié)議方面例如COM，WebService，CORBA，數(shù)據(jù)庫(kù)表或視圖，存儲(chǔ)過(guò)程，F(xiàn)TP，TCP/IP等等；消息協(xié)議方面有HL7，還有一些被自定義的固定格式的文本，例如定制化的XML。同時(shí)集成平臺(tái)可開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)與第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳遞，并且可以提供二次開(kāi)發(fā)接口，按照醫(yī)院要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并保證數(shù)據(jù)的安全傳輸。

統(tǒng)一性。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)采取統(tǒng)一規(guī)劃、分布實(shí)施的策略，其過(guò)程遵循以下路線：在數(shù)據(jù)層面上系統(tǒng)與HIS、LIS、PACS等醫(yī)院原有的各種信息化可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、互聯(lián)互通（圖2）。

圖2   系統(tǒng)架構(gòu)圖

在此平臺(tái)中（圖3），可實(shí)現(xiàn)資源的集中化、規(guī)?；軌?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類異構(gòu)軟硬件基礎(chǔ)資源的兼容和資源的動(dòng)態(tài)流轉(zhuǎn)，同時(shí)將靜態(tài)、固定的硬件資源進(jìn)行調(diào)度，形成資源池。另外還要實(shí)現(xiàn)信息和業(yè)務(wù)的處理，從海量數(shù)據(jù)中挖取出有用的部分，進(jìn)行大規(guī)模基礎(chǔ)軟件、硬件資源的監(jiān)控和管理，為應(yīng)用層的各項(xiàng)子系統(tǒng)提供決策信息，是業(yè)務(wù)層的主要數(shù)據(jù)來(lái)源。

圖3   醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用效果

通過(guò)建設(shè)一套超寬頻系統(tǒng)室內(nèi)信號(hào)分布系統(tǒng)可以同時(shí)滿足多種醫(yī)療無(wú)線應(yīng)用，從WLAN無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)到WMTS醫(yī)療專網(wǎng)、從醫(yī)療定位網(wǎng)絡(luò)到醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)支持多個(gè)RF頻率，從UHF頻段到5.8GHz，同時(shí)支持N種無(wú)線通訊協(xié)議，包括802.11a/b/g/n/ac、私有RFID協(xié)議、ZigBee、BLE、WMTS以及運(yùn)用商3G/4G/5G協(xié)議等。接入N種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，從而避免了重復(fù)建設(shè)，簡(jiǎn)化了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，降低了整體擁有成本和維護(hù)成本。

通過(guò)建設(shè)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，醫(yī)院可以有序地導(dǎo)入各種醫(yī)療無(wú)線應(yīng)用。如醫(yī)院想開(kāi)展移動(dòng)查房、移動(dòng)醫(yī)護(hù)應(yīng)用，只要在樓層弱電間內(nèi)增加一臺(tái)支持WiFi協(xié)議的基站，病區(qū)內(nèi)每個(gè)角落就都能夠收到信噪比很高的WiFi信號(hào)，護(hù)士打開(kāi)PDA，在病區(qū)內(nèi)移動(dòng)過(guò)程中使用PDA，PDA始終關(guān)聯(lián)在弱電間內(nèi)的同一臺(tái)基站，由于無(wú)線信號(hào)無(wú)縫覆蓋，因此PDA可非常輕松地實(shí)現(xiàn)零漫游、零切換、零丟包，保證其通信連續(xù)穩(wěn)定。對(duì)于醫(yī)生查房，由于需要下載PACS圖片，對(duì)帶寬有要求，不過(guò)只要弱電間內(nèi)的基站支持802.11ac，此種協(xié)議通信速率高，加上整個(gè)環(huán)境沒(méi)有干擾，帶寬將足夠滿足醫(yī)生調(diào)取PACS的需求。

開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如體溫監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，只需在目標(biāo)樓層的弱電間內(nèi)增加一臺(tái)支持體溫監(jiān)護(hù)的基站即可，不需要重新拉線施工，通過(guò)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，病區(qū)每個(gè)角落就都能收到體溫采集系統(tǒng)的信號(hào)。如再增加輸液監(jiān)控系統(tǒng)，同樣在樓層弱電間內(nèi)增加一臺(tái)支持輸液監(jiān)控的基站，不需要拉線施工，通過(guò)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，病區(qū)每個(gè)角落就都能收到輸液監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)。如果醫(yī)院對(duì)內(nèi)網(wǎng)帶寬不滿意，可以對(duì)內(nèi)網(wǎng)基站進(jìn)行升級(jí)或增加一臺(tái)內(nèi)網(wǎng)基站，帶寬可以線性擴(kuò)容，兩臺(tái)內(nèi)網(wǎng)基站還可以做冗余熱備使用，進(jìn)一步保證手術(shù)區(qū)、ICU/CCU等關(guān)鍵區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。如果醫(yī)院想開(kāi)展無(wú)線外網(wǎng)業(yè)務(wù)，同樣可以在樓層弱電間內(nèi)增加相應(yīng)的基站，比如說(shuō)一臺(tái)支持外網(wǎng)視頻點(diǎn)播的基站，或外網(wǎng)App的基站，這些外網(wǎng)基站與內(nèi)網(wǎng)基站完全獨(dú)立，沒(méi)有共享任何有源部件，因此屬于嚴(yán)格意義上的物理隔離。

醫(yī)院還可以將樓宇智控系統(tǒng)、安防對(duì)講系統(tǒng)等接入到醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上，甚至可以要求運(yùn)營(yíng)商付費(fèi)將3G/4G和未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)接入到醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，解決了原有醫(yī)院無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)序建設(shè)導(dǎo)致的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間相互干擾、重復(fù)實(shí)施布線的浪費(fèi)資源、增加管理維護(hù)難度和成本、頻繁打擾正常醫(yī)療業(yè)務(wù)等混亂局面，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院一網(wǎng)覆蓋的效果。